基于UC3845的非隔離反激式輸出可調開關電源設計

UC3845在電流控制電路中的工作過程如下：整流后的直流電壓經過LM7812穩(wěn)壓后，為UC3845提供工作電壓。UC3845的6管腳經過一個小隔離電阻R4輸出脈沖驅動功率開關管，功率開關管Q1導通，L1儲能；脈沖消失則Q1截止，L1釋放能量。管腳2的反饋電壓值取自分壓后的輸出電壓，反饋電壓值Ufb=，該值的變化可以改變UC3845輸出脈沖占空比，從而使輸出電壓穩(wěn)定。調整Ufb即可完成輸出電壓在一定范圍內的輸出控制。Q1柵源極電流被R7取樣后，經過R6和C12濾波，送入UC3845的電流取樣端口。該取樣信號作為開關管Q1的過流保護信號，當電路異常，導致開關管導通時間過長，使Q1源極電流增大，電流取樣管腳的電壓升高而控制UC3845驅動電流脈沖占空比變小。當管腳3的取樣電壓升高至1 V時，控制輸出脈沖持續(xù)截至，從而達到保護功率開關管的目的。Rt和Ct決定了UC3845的振蕩頻率，而功率管的開關頻率為芯片振蕩頻率的1／2。UC3845的誤差放大器輸出信號經R9和C11濾波電路后對反饋環(huán)路進行補償。
3．2 輸出紋波電壓控制措施
圖6所示開關電源電路給出了部分阻容元件參數，可以有效完成濾波以及降低輸出紋波電壓。橋式整流后的電流與地線之間以及輸出端與地線之間分別連接1 μF以及4 700μF的電容，有效濾除高頻噪聲和低頻干擾，降低輸出紋波電壓。UC3845的Vcc，Vref管腳和地線之間連接瓷介旁路電容(0．1 μF)的目的也是為了濾除高頻噪聲。
3．3 開關電源輸出可調控制系統(tǒng)
圖7給出開關電源在調試過程中通過CONTROL端連接的可調電阻VR1進行輸出電壓控制與測試。在實際應用中，連接圖8所示的控制系統(tǒng)進行更精確的步進式電壓控制以及電壓檢測與顯示。

圖8為軟件主程序流程圖以及中斷子程序流程圖。主程序首先對中斷寄存器、定時器、鍵盤、LCD、A／D、D／A控制口初始化，然后進入A／D循環(huán)采樣，并使用LCD顯示采樣結果。中斷子程序為8051的INT0外部中斷處理程序，主要完成鍵盤掃描以及D／A輸出控制電壓。鍵盤輸入要顯示的開關電源電壓與D／A變換器輸出的控制電壓之間的關系通過實驗系統(tǒng)調整VR1進行測試得到相對應的關系。

3．4 實驗測試數據分析
實驗電路測試框圖如圖9所示示。將大功率滑線變阻器(100 W／1 kΩ)RL作為負載，串聯(lián)萬用表(DC／20 A)接入到輸出端；輸出電壓可調范圍為21～36．1 V，可通過鍵盤輸入21～36 V，步進為1 V，則輸出端可輸出電壓為相應的21～36 V；將大功率滑線變阻器(200 W／30 Ω)作為負載，串聯(lián)萬用表(DC／20 A)接入到輸出端，將UC3845的2管腳跳線接到可調電阻端，調節(jié)可調電阻使輸出電壓最大；改變負載值，直到萬用表顯示電流達到2．2 A后一段時間，用手觸摸開關穩(wěn)壓電源的各大功率器件，發(fā)熱但是不燙手，則認為該電源正常工作狀態(tài)下的輸出電流可以達到2．2 A；減小負載組值，同時監(jiān)測輸出電壓和輸出電流，可以看到過流降壓保護現(xiàn)象，動作電流為2．35 A。

輸出噪聲紋波峰峰值：使用示波器(AC，200 ms／div)測量負載兩端噪聲，得到Uopp0．45 V；圖10為輸出最大值時的紋波以及輸出電壓圖(CH1：輸出紋波，CH2：輸出信號直流電壓)；在Io=2 A，Uo=33．4 V的測試條件下，將萬用表(DC／20 A)串聯(lián)到L1線圈前，測量得到Ii= 3．65 A，Ui=20．1 V，則DC—DC變換器的效率η=UoIo／(UiIi)=91％；UC3845第4管腳處測得信號振蕩頻率為170．8 kHz，與按照式(2)推導的理論值172 kHz非常接近。因此在式(2)中，k值取1．72比有些教材中取k=1．8更合適。信號波形見圖11(CH1：振蕩器信號，CH2：輸出信號直流電壓)。

4 結語
介紹的非隔離反激式變換器也稱為升壓變換器(Boost電路)。該開關電源經過實驗測試，輸出電壓調節(jié)靈活，DC-DC轉換效率高達91％，輸出紋波電壓小于0．45 V。論文給出了開關電源的詳細電路圖以及部分阻容元件參數，修正了振蕩器頻率參數，提供了電路的調測方法。該硬件電路簡單，變換效率高，紋波控制有效的特點值得借鑒。