详解UC3844驱动电源与外围电路
开关电源的控制电路分为电流控制型和电压控制型,电流控制型是一个电压、电流双闭环控制系统,电感电流不是一个独立变量,从而使开关变换器成为了一阶无条件的稳定系统,因而很容易不受约束地得到大的开环增益和完善的小信号、大信号特性;电压控制型是一个单闭环电压控制系统,在其控制过程中,电源电路中的电感电流未参与控制,是独立变量,开关变换器为二阶系统,而二阶系统是一个有条件的稳定系统。因此,应用电流控制型芯片(峰值电流控制)UC3844($0.1386)设计了一种大功率高频开关电源功率开关(例如IGBT)驱动电源,其主要技术指标为:输出电压纹波±0.5% ;5路输出(各路均为20V/0.5A);工作频率为40kHz;输入交流电压范围(1±10%)220V。
主电路
主电路是采用单端反激式变换电路,220 V交流输入电压经桥式整流、电容滤波后变为直流,供给单端反激式变换电路,并通过电阻R1、C2为UC3844提供初始工作电压。为提高电源的开关频率,采用功率MOSFET作为功率开关管,在UC3844的控制下,将能量传递到输出端。为抑制电压尖峰,在高频变压器原边设置了RCD缓冲电路。
电压反馈电路设计
采用三端可控基准源TL431($0.0625)反馈误差电压,并将误差电压放大,驱动线性光耦PC817($0.2210)的原边发光二极管,然而处在电源高压端的光耦副边三极管得到反馈电压输入到UC3844的内部误差放大器(脚1和脚2),进而调整开关管的开通、关断时间。TL431的参考端(REF)和阳极(ANODE)间是稳定的2.5V基准电压,它将取样电阻上的电压稳定2.5V。当输出电压增大,经R10、R11分压后得到的取样电压(即R-A间的电压)大于2.5V时,流过TL431的电流增大,其阴极电压下降,光耦原边二极管发光,传递到副边三极管,而使得开关管的导通时间减少,从而降低输出电压。
设计的单端反激式开关电源,具有重量轻、体积小、输出电压纹波小等优点,且稳定性好,轻载和满载均能可靠运行,电网电压浮动时,电源也能正常工作。所以,作为IGBT的驱动电源,达到了满意的效果。此外,过程中遇到了以下两个问题,希望能为以后设计反激式电源的同行提供一些帮助:
(1)TL431的R-C间未接电容时,其上电压有很多尖峰毛刺,导致TL431不能正常工作,所以必须接电容。
(2)3844的脚1和脚2接的电压反馈电路的逻辑及各个元器件的参数需要仔细查看。
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