基于UC3901的磁隔離高壓電源設計

摘要：介紹了隔離反饋式發(fā)生器UC3901的特點，給出了采用UC3901設計磁隔離反饋高壓電源的設計方法，其中主電路采用推挽變換倍壓整流參數(shù)設計，并對設計結果進行了驗證。
關鍵詞：UC390l；磁隔離反饋；高壓電源

O 引言
為了提高高壓電源系統(tǒng)的可靠性，減小高壓電路對低壓電路的影響，高壓與低壓電路應當相互隔離。常用的隔離方法是：功率主電路采用變壓器隔離，反饋控制電路采用光耦隔離。這樣的隔離設計方法簡單可靠，應用范圍廣。但在高可靠的應用場合(如抗輻照)或隔離要求較高(如2500 V以上)的場合，光耦隔離就顯得力不從心了，這時的磁反饋隔離是一種比較合適的控制電路隔離方法，本文將介紹采用UC3901控制芯片的磁反饋、小型化高壓電源模塊的設計方法。

1 UC3901控制器的功能特點
UC3901是TI公司生產(chǎn)的隔離反饋發(fā)生器。利用UC3901和隔離變壓器以及整流濾波電路一起，可以很方便的實現(xiàn)DC／DC電源中控制電路的磁隔離反饋功能。UC3901內(nèi)部主要有電壓基準、放大器電路、振蕩電路、幅度調(diào)制電路、輸出驅(qū)動電路。圖1所示是UC390l的內(nèi)部結構圖。 UC390l的工作電壓范圍可以達到4．5 V～40 V，在工作電壓低于4．5 V時，器件的輸出是閉鎖的，這樣可以防止出現(xiàn)誤操作。該器件的電壓基準的精度可以達到l％，可以直接作為放大器的基準信號。由于該芯片自帶振蕩電路，所以，工作時無須外加振蕩電路就可以實現(xiàn)調(diào)幅信號的輸出，該自帶振蕩電路在需要時還可以方便地與外部電路的振蕩信號實現(xiàn)同步，從而滿足系統(tǒng)中的特殊要求。調(diào)幅電路的輸出端具有15 mA的電流輸出能力，吸電流能力為700μA，如果要擴展吸電流能力，還可以外接擴流電阻。

2 磁隔離反饋式高壓電源的設計要求
本文給出采用UC3901磁隔離反饋控制器進行小型高壓電源的設計方法，該電源的設計要求如下：輸入電壓(V)：20～32；額定電壓(V)：22；輸出電壓(V)：300±10；輸出電流(mA)≤20；紋波(mV)：≤1500；效率(η)：≥75％；電壓調(diào)整度(V)：≤2；負載調(diào)整度(V)：≤5；輸出電壓過沖≤10％；輸出電壓延遲≤30ms。

3 電路設計
圖2所示是磁隔離反饋高壓電源的原理框圖，輸入濾波電路采用的是LC無源濾波電路，功率變換電路采用的是推挽變換電路和功率變壓器隔離設計，輸出整流采用的是倍壓整流電路，輸出濾波采用的是電容濾波，必要時可以加入LC二次濾波，磁隔離反饋控制電路采用了磁隔離控制電路(UC3901)、磁隔離變壓器和整流濾波電路組成，PWM推挽控制電路采用UC3525進行設計。

3．1 PWM電路設計
圖3所示是本系統(tǒng)的PWM控制電路。這個高壓電源的PWM主控芯片采用推挽控制芯片UC3525，該芯片的1腳接反饋控制信號，內(nèi)部是比較放大器的反向輸入端，2腳內(nèi)部是比較放大器的正向輸入端，外部則通過電阻R19、R4設置放大器的基準比較電壓，該電壓的值應該小于反饋控制信號的最大值，由于本設計中的磁隔離反饋變壓器的匝比是1：1，反饋控制信號的最大值是2 V，所以2腳的電壓設置為1．8 V。C4、R5分別是振蕩電容和振蕩電阻，它們決定了UC3525的工作頻率，R15、C10是比較放大器的反饋網(wǎng)絡，11腳和14腳是PWM信號輸出端，通過兩個電
阻R5、R7分別接到主電路的兩個VMOS管的柵極，R5、R7的值可以是幾個歐姆，通常用來減小柵極振蕩。