UC3844驅(qū)動(dòng)電源與外圍電路詳解 —電路圖天天讀（152）

　　開關(guān)電源的控制電路可以分為電壓控制型和電流控制型，前者是一個(gè)單閉環(huán)電壓控制系統(tǒng)，在其控制過程中，電源電路中的電感電流未參與控制，是獨(dú)立變量，開關(guān)變換器為二階系統(tǒng)，而二階系統(tǒng)是一個(gè)有條件的穩(wěn)定系統(tǒng)；后者是一個(gè)電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，電感電流不再是一個(gè)獨(dú)立變量，從而使開關(guān)變換器成為一個(gè)一階無條件的穩(wěn)定系統(tǒng)，因而很容易不受約束地得到大的開環(huán)增益和完善的小信號(hào)、大信號(hào)特性。為此，應(yīng)用電流控制型芯片（峰值電流控制）UC3844(＄0.1386)設(shè)計(jì)了一種大功率高頻開關(guān)電源功率開關(guān)（例如IGBT）驅(qū)動(dòng)電源，其主要技術(shù)指標(biāo)為：5路輸出（各路均為20V/0.5A）；輸出電壓紋波±0.5% ；工作頻率為40kHz；輸入交流電壓范圍（1±10%）220V。

　　主電路

　　圖1是所設(shè)計(jì)電源的原理圖，主電路采用單端反激式變換電路，220 V交流輸入電壓經(jīng)橋式整流、電容濾波變?yōu)橹绷骱螅┙o單端反激式變換電路，并通過電阻R1、C2為UC3844提供初始工作電壓。為提高電源的開關(guān)頻率，采用功率MOSFET作為功率開關(guān)管，在UC3844的控制下，將能量傳遞到輸出側(cè)。為抑制電壓尖峰，在高頻變壓器原邊設(shè)置了RCD緩沖電路。

　　UC3844外圍電路設(shè)計(jì)

　　UC3844內(nèi)部主要由5.0V基準(zhǔn)電壓源、振蕩器（用來精確地控制占空比調(diào)節(jié)）、降壓器、電流測(cè)定比較器、PWM鎖存器、高增益E/A誤差放大器和適用于驅(qū)動(dòng)功率MOSFET的大電流推挽輸出電路等構(gòu)成。UC3844的典型外圍電路如圖2所示，圖中腳7是其電源端，芯片工作的開啟電壓為16V，欠壓鎖定電壓為10V，上限為34V，這里設(shè)定20V給它供電，用穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓，同時(shí)并聯(lián)電解電容濾波，其值為10uF。開始時(shí)由原邊主電路向其供電，電路正常工作以后由副邊供電。原邊主電路向其供電時(shí)需加限流電阻，考慮發(fā)熱及散熱條件，其值取為62kΩ/5W，為了防止輸出電壓不穩(wěn)定時(shí)較高的電壓直接灌人穩(wěn)壓二極管，導(dǎo)致其過壓燒壞，在輸出端給UC3844 供電的線路與穩(wěn)壓管相連接處串入一只二極管。

　　腳4接振蕩電路，產(chǎn)生所需頻率的鋸齒波，工作頻率為=1.8/CTRT，振蕩電阻RT和電容CT的值分別為100kΩ、200pF。腳8是其內(nèi)部基準(zhǔn)電壓 （5V），給光耦副邊的三極管提供偏壓。腳2及腳1為內(nèi)部電壓比較器的反相輸入端和輸出端，它們之間接一個(gè)15 kΩ的電阻構(gòu)成比例調(diào)節(jié)器，這里采用比例調(diào)節(jié)而不用PI調(diào)節(jié)的目的是為了保證反饋回路的響應(yīng)速度。腳6是輸出端，經(jīng)一個(gè)限流電阻（22Ω/0.25 w）限流后驅(qū)動(dòng)功率MOSFET（IRF840(＄0.6202)），為保護(hù)功率MOSFET，在腳6并聯(lián)一支15V的穩(wěn)壓二極管。

　　電流反饋電路設(shè)計(jì)

　　UC3844采用的是峰值電流控制模式，腳3是電流比較器同相輸入端，接電流取樣信號(hào)輸入，即電流內(nèi)環(huán)，由R3，Rf以及腳3組成。如圖2所示，從腳3引入的電流反饋信號(hào)與腳1的電壓誤差信號(hào)比較，產(chǎn)生一個(gè)PWM（脈寬調(diào)制）波，由于電流比較器輸入端設(shè)置了1V的電流閾值，當(dāng)電流過大而使電阻R3上的電壓超過1 V（即腳3電平大于1V）時(shí)，將關(guān)斷PWM脈沖，反之，則保持此脈沖。由于電阻R3檢測(cè)出的是峰值電流，因此它可以精確地限制最大輸出電流，被檢測(cè)的峰值電流為imax=1/R3。這里上端采樣電阻Rf取為1kΩ），下端電流檢測(cè)電阻R3，取為0.55Ω。濾波電容取為470pF/1.2V的電解電容。

　　電壓反饋電路設(shè)計(jì)

　　采用三端可控基準(zhǔn)源TL431(＄0.0625)反饋誤差電壓，并將誤差電壓放大，驅(qū)動(dòng)線性光耦PC817(＄0.2210)的原邊發(fā)光二極管，而處在電源高壓端的光耦副邊三極管得到反饋電壓，輸入到UC3844的內(nèi)部誤差放大器（腳1和腳2），進(jìn)而調(diào)整開關(guān)管的開通、關(guān)斷時(shí)間。TL431的參考端（REF）和陽極（ANODE）間是穩(wěn)定的2.5V基準(zhǔn)電壓，它將取樣電阻上的電壓穩(wěn)在2.5V。當(dāng)輸出電壓增大，經(jīng)R10，R11分壓后得到的取樣電壓（即R-A間的電壓）大于2.5V時(shí)，流過TL431的電流增大，其陰極電壓下降，光耦原邊二極管發(fā)光，傳遞到副邊三極管，進(jìn)而使得開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間減少，從而降低輸出電壓。

　　本文設(shè)計(jì)的單端反激式開關(guān)電源，具有體積小、重量輕、輸出電壓紋波小等優(yōu)點(diǎn)，且穩(wěn)定性好，輕載和滿載均能可靠運(yùn)行，電網(wǎng)電壓浮動(dòng)時(shí)，電源也能正常工作，因此，作為IGBT的驅(qū)動(dòng)電源，達(dá)到了滿意的效果。另外，過程中遇到了以下兩個(gè)問題，希望能為以后設(shè)計(jì)反激式電源的同行提供一些幫助：

　　1）3844的腳1和腳2接的電壓反饋電路的邏輯及各個(gè)元器件的參數(shù)需要仔細(xì)推敲。

　　2）TL431的R-C間未接電容時(shí)，其上電壓有很多尖峰毛刺，導(dǎo)致TL431不能正常工作，所以必須接這個(gè)電容。