采用UC的反激式开关电源反馈回路的改进与设计方案.docxVIP

采用UC3844的反激式开关电源反馈回路的改进与设计　　摘 要： 介绍了一种基于PWM控制芯片UC3844的反激式开关电源的反馈回路改进设计，详细讨论了新型反馈电路的工作过程及设计方案，采用光耦PC817和电压基准TL431组成反馈网络。该电源性能优良，具有结构简单，稳压效果好，负载调整率高等优点，具有很高的生产应用价值。 　　关键词： UC3844;反馈电路;反激式开关电源 　　开关电源被誉为高效节能电源，它代表着稳压电源的方向，现已成为稳压电源的主流产品。开关电源采用功率半导体器件作为开关的器件，通过周期性间接工作，控制开关器件的占空比来调整输出电压。单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为20W～100W，工作频率在20kHz～200kHz之间，可以同时输出不同的电压，而且具有较好的电压调整率[1]。 　　开关稳压电源的反馈回路决定了开关电源的精度和整体性能。传统的开关电源反馈回路从变压器输入端取电压，没有隔离，响应慢，抗干扰能力差[2]。 　　本文介绍一种基于电流型PWM芯片UC3844的开关电源的反馈回路改进，采用可调式精密并联稳压器加光电耦合器接法，具体使用TL431加PC817。这种方法由于使用了精密电压源做控制参考电压，控制精度非常高，性能稳定。　　1 UC3844原理与特性　　UC3844是安森美公司生产的高性能、固定频率、电流模式控制器，广泛应用于中小功率的DC-DC开关电源。该集成电路的特点是：具有振荡器、温度补偿的参考、高增益误差放大器、电流取样比较器和大电流图腾柱输出，是驱动功率MOSFET的理想器件。 　　UC3844相对于同系列的UC384x，最大的优点是占空比不超过50%，防止开机瞬间或负载短路时，变压器可能出现的饱和现象。UC3844采用DIP-8封装，其内部结构框图如图1所示，其管脚说明如表1所示[3]。　　2 常用电路的典型结构365　　基于UC3844的开关电源的电流反馈电路典型结构如图2所示。　　220V交流电压经整流滤波后，得到300V直流电压，主要功率经串联于高频变压器初级绕组N1，到大功率MOSFET开关管V1集电极，在UC3844的控制下，开关管V1周期性地导通和截止。300V直流电压的另一路经R2降压后，施加到UC3844的供电端(7脚)，为UC3844控制器提供启动电源电压，此设计中UC3844采用恒定频率方式工作。电路启动后，8脚输出一个+5.0V的基准参考电压，作用于定时元件R5、C6上，在4脚产生稳定的振荡波形，振荡频率=1.8/R4×C6，6脚输出驱动脉冲激励开关三极管V1在导通和截止之间工作。 　　UC3844对于输入电压的变化立即反映为来自N2电感电流在取样电阻R3上的电压变化，不经过外部误差放大器就能在内部比较器中改变输出脉冲宽度。　　这种传统的电流反馈回路结构简单具有容易布线、成本低的优点，但是电路的缺点在于反馈不能直接从输出电压取样，输出电压稳压精度不高，当电源的负载变化较大时很难实现精确稳压;同时没有隔离，抗干扰能力也差，在负载变化大和输出电压变化大的情况下响应慢，不适合精度要求较高或负载变化范围较宽的场合，为了解决这些问题，可以采用可调式精密并联稳压器TL431配合光耦PC817构成一种新型精准的反馈回路。 　　3 采用光耦和电压基准进行反馈控制的电路设计　　为了满足负载变化较大时的供电要求，提高输出电压的稳定度，设计了一种从副边绕组输出端取样进行反馈控制的电路，电压采样及反馈电路由光耦PC817、TL431及与之相连的阻容网络构成。电路如图3所示。　　对于负载调整率，除了能继续通过变压器的电感电流在R8上取样外，该电路还设计从输出端电压取样，该电路的设计输出电压Uout为15V。 　　输出电压经Rup、Rlow分压后得到采样电压，此采样电压与TL431提供的2.5V参考电压进行比较，当输出电压正常(15V)时，采样电压与TL431提供的2.5V参考电压相等，则TL431的K极电位不变，流过光耦PC817二极管的电流不变，流过光耦CE的电流不变，UC3844的脚2电位稳定，输出驱动的占空比不变，输出电压稳定在设定值不变。当输出15V电压因为某种原因偏高时，经分压电阻Rup、Rlow分压值就会大于2.5V，此时TL431的K极电位下降，流过光耦PC817二极管的电流增大，从而流过光耦CE的电流增大，UC3844的脚1电位下降，脚6输出驱动脉冲的占空比下降，输出电压降低，这样就完成了反馈稳压的过程。 　　Rup、Rlow、Rbias、Rs的取值要根据实际电路来设计。 　　3.1 根据TL431特性计算Rup、Rlow、Rbias信息来源:365　　TL431是由美国德州仪器(TI)生产的2.5V～36V可调式精密并联稳压器。其工作电流范围宽达