摘要:本文介紹了600V輸入多路輸出高頻開關電源設計方案，主電路采用雙管反激功率變換電路，控制電路采用電流型PWM控制技術
關鍵詞：雙管反激變換器 電流型PWM控制 射極跟隨互補雙極驅(qū)動 光耦隔離反饋
1 引言
　　隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，對電源裝置的性能、效率、重量等提出了更高的要求,常規(guī)的線性電源已經(jīng)不能滿足要求，開關電源采用高頻脈寬調(diào)制控制技術, 具有性能好、效率高、體積小、重量輕、噪音低、穩(wěn)壓范圍廣等特點，本文介紹了一個應用在工業(yè)大功率電源中，作為輔助電源的大范圍輸入多路輸出的高頻開關電源。

 
2 主電路

 
　　主電路的選擇：主電路采用雙管反激功率主電路，首先根據(jù)設計要求有多路輸出，所以選擇反激方式，反激的一個優(yōu)點就是能夠較簡單的從一個電源得到多個輸出，其次輸入電壓較高為600V，如果采用單管的方式，在MOSFET關斷的瞬間會承受3-4倍輸入電壓VIN，這樣對MOSFET的電壓要求高，隨之造價就比較昂貴！采用雙管就能避免這個問題,圖1中二極管D19 D31起鉗位的作用，把過剩的能量反饋回電源中，并在MOSFET關斷的瞬間把電壓鉗位在VIN里，這樣對元器件的要求較低，實現(xiàn)起來比較容易！工作中通過控制芯片產(chǎn)生PWM，驅(qū)動電路以PWM方式激勵MOSFET，開關管以同步的方式開通關斷，從而將輸入電壓VIN變換成高頻方波交流電壓。變壓器的設計是整個電路的關鍵之一。在設計變壓器時,原邊電感量不能太大,并且磁心中要增加氣隙,否則會出現(xiàn)電流上升率小、導通時間短、電流上升值不大,導致電路沒有能力傳遞所需功率。同時,在設計變壓器時必須認真考慮變壓器的磁飽和瞬時效應。在瞬變負載情況下,當輸入電壓較高而負載電流較小時,如果負載電流突然增加,則控制電路會立即加寬輸出脈沖寬度來提供補充功率。這樣,輸入電壓和脈沖寬度同時變?yōu)樽畲?即使只是一個短暫的時間,但變壓器也會出現(xiàn)飽和,引起失控和故障。這就要求變壓器設計時應按高輸入電壓、寬脈沖進行設計
3 控制電路

 

（1）PWM脈沖形成及閉環(huán)穩(wěn)壓

　　為了獲得好的電壓調(diào)整率 負載調(diào)整率 及系統(tǒng)穩(wěn)定性 本設計采用電流型控制芯片UC3844，其最大占空比為50%，啟動電壓16V，具有過壓保護和欠壓鎖定功能。其基本工作過程如下：
首先，輸出電壓被反饋網(wǎng)絡降壓，然后把這個反饋電壓送入誤差放大器，使之與基準電壓相比較而產(chǎn)生一個誤差電壓信號。脈寬調(diào)制部分拾取這個誤差電壓并且把它與功率變壓器的電流相比較并轉(zhuǎn)化為合適的占空比去控制輸出部分功率脈沖調(diào)制的數(shù)量。圖2中R16與C14決定系統(tǒng)的工作頻率，在誤差放大器輸出1腳與反饋2腳之間所接C11 C12 R5起到補償作用，D2 D3 C5 C6 R6使UC3844能夠?qū)崿F(xiàn)軟起動，時間由C5 C6決定，啟動電阻R3由IC啟動電流決定，UC3844結構框圖見圖3

（2）驅(qū)動電路

　　驅(qū)動形式的選擇，首先MOSFET開關電壓上升和下降時間完全取決于驅(qū)動電路移走柵極電荷的速度，因此選擇低阻抗大電流的驅(qū)動，以便使MOSFET能更快開關并減小開關損耗，其次要避免當控制電壓在開和關之間變換時不會產(chǎn)生過沖電流，根據(jù)上述選用射極跟隨互補雙極驅(qū)動，然后通過一個高頻脈沖變壓器驅(qū)動兩路MOSFET 以便隔離 具體電路如圖4

　　圖4中R153 R154對IC提供電流限制保護，雙反串聯(lián)穩(wěn)壓二極管是用來對功率MOSFET的柵源電壓過高保護, 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值為+ 12V,R155 R156是用來降低漏源阻抗。
（3）反饋電路

 

　　對于開關電源，隔離技術和抗干擾技術是至關重要的，光耦合器的主要優(yōu)點是單向傳輸信號，輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離，抗干擾能力強，使用壽命長，傳輸效率高。所以本設計采用光耦隔離作為反饋回路, 該電路利用輸出電壓分壓后與TL431構成的基準電壓比較，通過光電耦合器TLP521-1二極管－三極管的電流變化去控制UC3844的反饋腳，從而改變PWM寬度，達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。參數(shù)的確定，例：根據(jù)經(jīng)驗先選取If的電流為0.4mA，R126為330，R125為10K，Rr2為1K的可調(diào)電阻，U3為15V，Ur為431基準電壓2.5V，則R124=（U3/Vr-1）R125=50K，
4 結論
　　本電源采用電流型PWM控制芯片UC3844設計，其具有動態(tài)響應快,頻率響應特性好，精度高，電壓調(diào)節(jié)范圍寬,紋波小,系統(tǒng)穩(wěn)定,能很好地滿足工業(yè)電源的要求。
主要技術指標：
輸入：直流400-630V
輸出：5V/0.8A 15V/0.4A 15V/0.5A 15V/0.6A 20V/2A
電源效率：85%
變壓器變比：原邊/副邊 100/3 4 5 5 6
參考文獻
[1 ] 張占松,蔡宣三. 開關電源的原理與設計. 北京:電子工業(yè)
出版社,1998
[2 ]Raymond A.Mack,Jr.著 謝運祥等譯. 開關電源入門. 北京：人民郵電出版社，2007