基于改進啟動回路的反激式開關電源設計

1 前言

開關電源具有高效率、低功耗、體積小、重量輕等顯著優(yōu)點，現(xiàn)已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。本文以電流型PWM控制芯片UC3844B設計了一種高效的單端反激式、4路隔離輸出的輔助電源系統(tǒng),并針對傳統(tǒng)啟動回路中直流母線側能量浪費的缺點，設計了一種新型控制芯片啟動回路。實驗結果表明，設計的單端反激式開關電源具有良好的工作性能，改進型啟動電路能夠有效縮短啟動時間，提高了電源效率。

2 UC3844B芯片介紹

UC3844B是一種高性能固定頻率電流模式的PWM控制集成電路芯片。該集成電路的特點是：具有震蕩器、溫度補償參考、高增益誤差放大器、電流取樣比較器和大電流圖騰柱輸出，是驅動功率MOSFET的理想器件。其內(nèi)部結構及管腳圖如圖1所示[1]。

圖1 UC3844B內(nèi)部結構及引腳圖

具有8腳雙列直插封裝的UC3844B芯片各引腳功能如下：1腳(COMP)是誤差放大器的輸出端，用于環(huán)路補償;2腳(UFB)是誤差放大器的反相輸入，通常通過一個電阻分壓器連接至開關電源輸出;3腳(ISEN)是電流取樣端，通常在功率開關管的源極串聯(lián)一個小電阻作取樣電阻，當取樣電阻上的電壓超過給定值時，UC3488B就關閉輸出端;4腳(RT/CT)是振蕩器，該引腳是外部定時電阻RT與定時電容CT的公共端，通過將電阻RT連接至8腳Vref以及電容CT連接至地，使振蕩器頻率和最大輸出占空比可調(diào)，工作頻率可達500kHz;5 腳(GND)是控制電路和電源的公共地;6 腳(OUT)是推挽輸出放大器的輸出端，該輸出可直接驅動功率MOSFET的柵極，具有拉電流和灌電流的雙向驅動能力，峰值電流高達1.0 A。 7腳(Vcc)是電源輸入端;8腳(Vref)是參考輸出引腳，它經(jīng)過電阻RT向電容CT提供充電電流[2]。UC3844B還包括過壓、欠壓保護電路，當供電電源電壓低于10V時，芯片停止工作。

3 開關電源原理及設計

3.1 開關電源的工作原理

開關電源的工作原理圖如圖2所示[3]。剛啟動時UC3844B所需的+16V工作電壓由R2、C3電路提供。220V交流電經(jīng)橋式整流和電容濾波，得到+300V直流高壓，在經(jīng)R2降壓后接U2的7腳，利用C3的充電過程使U2逐漸升至+16V以上，從而實現(xiàn)啟動。當開關電源轉入正常工作后，輔助繞組上的高頻電壓經(jīng)過VD2、C4整流濾波，作為芯片的工作電壓。UC3844B屬于電流控制型PWM，初級繞組上的電流在電流檢測電阻R10上建立的電壓，加至電流檢測比較器的同相端，與反相端的誤差電壓作比較，進而控制輸出脈沖的占空比?？紤]到開關功率管關斷的瞬間，高壓變壓器的漏感會產(chǎn)生尖峰電壓，現(xiàn)利用TVS、D5、R3、C2組成吸收回路，對開關功率管起保護作用。電壓反饋回路主要由穩(wěn)壓芯片TL431、光耦PC817A構成，反饋信號由+5V輸出端取得，通過TL431的穩(wěn)壓與光耦的隔離作用后，送入UC3844B的電壓反饋引腳，控制輸出電壓的穩(wěn)定。