一種15W三路輸出DC/DC模塊電源的設(shè)計(jì)
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摘要：通過一種UC3843控制小功率多路輸出DC/DC模塊電源的詳細(xì)設(shè)計(jì)過程的介紹，重點(diǎn)討論了多路輸出模塊電源設(shè)計(jì)中與單路輸出不同的地方，詳細(xì)介紹了DC/DC模塊電源中常用的新型芯片UC3843的外圍電路參數(shù)的設(shè)計(jì)，給出了多路輸出模塊電源中變壓器和耦合電感的工程設(shè)計(jì)的詳細(xì)過程及滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)注意的各種問題。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/179327.htm關(guān)鍵詞：DC/DC變換器；多路輸出；耦合電感
0 引言
DC/DC模塊電源已廣泛用于微波通訊、航空電子、地面雷達(dá)、消防設(shè)備、醫(yī)療器械等諸多領(lǐng)域。其中有許多應(yīng)用場合需要多路輸出。如在單片機(jī)智能控制器中，單片機(jī)供電需要5V，而運(yùn)放集成電路通常需要12V。在設(shè)計(jì)多路輸出電源時，有許多地方不同于單路輸出，需要考慮的問題較多，難度較大。比如，既要考慮變壓器管腳限制、多副邊變壓器設(shè)計(jì)、各路的穩(wěn)壓電路實(shí)現(xiàn)，又要考慮每路輕載及滿載時的負(fù)載調(diào)整率，負(fù)載的交叉調(diào)節(jié)特性。本文通過一個給單片機(jī)智能控制器供電的15W三路模塊電源的設(shè)計(jì)實(shí)例，詳細(xì)說明了多路輸出電源的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。
1 電源的設(shè)計(jì)指標(biāo)
12V輸入，5V/±12V三路輸出模塊電源的設(shè)計(jì)指標(biāo)如表1所列。
表1 設(shè)計(jì)指標(biāo)
| 項(xiàng)目 | 代號 | 最小值/Min | 標(biāo)稱值/Nom | 最大值/Max | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|
| 負(fù)載電流（電阻） | Io1(Ro1) | 2(2.55) | A/Ω | ||
| Io2(Ro2) | 0.25(48) | A/Ω | |||
| Io3(Ro3) | 0.25(48) | A/Ω | |||
| 輸入電壓范圍 | Uin | 36 | 48 | 72 | V |
| 輸出電壓 | Uo1 | 5.025 | 5.075 | V | |
| Uo2 | 12.00 | 12.50 | V | ||
| Uo3 | －12.00 | －12.50 | V | ||
| 負(fù)載效應(yīng) | Ulr1 | ±0.5 | ％ | ||
| Ulr2 | ±1.5 | ％ | |||
| Ulr3 | ±1.5 | ％ | |||
| 負(fù)載動態(tài)特性 | dUm | ±150 | mV | ||
| dt | 200 | μs | |||
| 效率 | Eff | 80 | ％ |
2 電源的設(shè)計(jì)原理
圖1是針對單片機(jī)主板供電電源所設(shè)計(jì)的多路輸出開關(guān)電源原理圖。
圖1 多路輸出開關(guān)電源原理圖
圖1中電感L201，L202，L203是耦合電感，L204是偏置繞組，由于受變壓器管腳限制，取自耦合電感。
電路采用單端正激變換電路，當(dāng)變換器接通電源時，輸入直流電壓經(jīng)電阻R601和12V穩(wěn)壓管D601及三極管V601和V602組成的穩(wěn)壓降壓電路后，啟動UC3843。進(jìn)入正常工作后，偏置繞組L204的供電電路開始工作，偏置繞組的輸出經(jīng)二極管D4整流、C601濾波后輸出12V電壓，高于自供電電壓，使二極管D602反偏，啟動電路停止工作。偏置繞組為UC3843(IC301)提供工作電壓（12V），變換器進(jìn)入正常工作，在PWM脈寬調(diào)制方式下，各路次級繞組的輸出經(jīng)過各路的二極管整流、LC型濾波器濾波后，產(chǎn)生各路的直流輸出電壓。＋5V輸出的電壓由電阻器R402和R406分壓后，與可編程穩(wěn)壓源TL431（IC401）中的2.5V參考電壓比較，然后通過光耦合器(IC101)反饋到UC3843的腳2，控制脈沖的占空比，穩(wěn)定5V輸出。耦合電感L202及L203實(shí)現(xiàn)±12V兩路穩(wěn)壓。過流保護(hù)電阻R101和R102檢測到開關(guān)管的過流信號，送入UC3843的腳3，封鎖UC3843的輸出信號，實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。
3 設(shè)計(jì)方案選擇
DC/DC模塊電源以中小功率為主,功率大都在150W之下,采用的電路拓?fù)湟苑醇ず驼ぷ儞Q器為主，有時也采用推挽變換器,電源要求體積小，設(shè)計(jì)時全部采用貼片元件。
3.1 主控芯片選擇
主控芯片采用新型脈寬調(diào)制集成電路UC3843，是一種電流型控制的專用芯片，圖2是UC3843原理框圖。它具有欠壓鎖定電路，低靜態(tài)電流（1mA），大電流輸出，內(nèi)置能隙參考電壓，500kHz工作頻率，低R0放大器，電壓調(diào)整率可達(dá)0.01V，非常接近線性穩(wěn)壓電源的調(diào)整率，低起動電流僅1mA，啟動電路非常簡單等特點(diǎn)。
圖2 UC3843原理框圖
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