多路双管正激电源设计

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多路双管正激电源设计

引言

在中等容量的开关电源中，双管正激变换器有比较明显的优势，它克服了单管正激变换器开关管电压应力过高的缺点，而且不需要特殊变压器磁复位电路。更重要的是，与全桥变换器和半桥变换器相比，其在结构上有抗桥臂直通的优点，因此已成为应用最为普遍的电路拓扑结构。本文设计了一种采用UC3844控制的多路输出双管正激开关电源。UC3844是一种电流调制的PWM控制器，实现电压电流双闭环控制，芯片内阻较大(30kD)，启动电流小(小于l mA)，因此在高压输入时仍然可以使用大电阻分压来进行启动，直接采用变压器输出端反馈，控制电路简单，电路输出采用LM350调整电压精度。

1 变换器工作原理

本文设计的变换器输出功率200W，开关频率为50kHz，工作范围400～600V，输出4路分别为24V、+12V和5 V。

图1是变换器的原理图，主电路是双管正激

变换器，开关管S1和S2跳同时导通，能量通过高频变压器传输到输出侧，经整流输出给负载；开关管关断时，变压器能量通过续流二极管D1和 D2回馈到输人端，变压器磁芯复位。

S1和S2采用功率 MOSFET 作为功率开关管。开关管与瞬态电压抑制器（ TVS ）并联，可靠保护开关管。 R3 、C2、 D9 构成高频变压器原边缓冲电路，用以限制开关管漏极因高频变压器的漏感而可能产生的尖峰电压， D9 选用超快恢复二极管，恢复时间为 75ns 。变压器原边的直流输入电压、原边绕组的感应电压以及由变压器的漏感而产生的尖峰电压，三者叠加在一起，其值可能超过 MOSFET 的额定电压，所以必须在开关管的 D-S极之间增加钳位电路和吸收电路，用以保护功率 MOSFET 不被损坏。 R1，R2、C1、D3 与 R4、R5、C3、D4。构成了两个开关管的缓冲电路， D3 和 D4 选用超快恢复管，其最大反向耐压值为 700V ，恢复时间为 30ns。

输出部分采用半波加续流二极管整流，二极管选用超快恢复 MUR820 ，额定值为 8A200V ，恢复时间为 30ns 。

1 变换器工作原理

UC3844电流 PWM 模式集成控制芯片广泛用于中、小功率的 DC/DC开关电源， UC3844 内部主要由 5 . 0V 基准电压源、振荡器、降压器、电流检测比较器、 PWM 锁存器、高增益 E/A 误差放大器和用于驱动功率 MOSFET的大电流推挽输出电路等构成，启动／关闭电压阂值为 16V/ 10V ，输出最大占空比为 50 % ，工作频率 0~500 kHz ，驱动能力达±1A 。 

UC3844 典型外围电路如图 2 所示。 UC3844 的内阻大约 30KΩ，它的启动电压可以由主电路输人电压经过 R1、R2、R3、R（芯片内阻）分压而得到，由图 2 可以知道， A 点电压的计算公式为

UC3844 的启动电压为 16V ，式中 R =30KΩ , R2 = 20KΩ, R4 = 4 . 7KΩ，可计算出，当 R1=300KΩ 时， Vcc =400V 电路开始工作。 UC3844 启动时电流不到 1mA ，启动过程中电阻 R1所消耗的功率 PP_RI大约为

在双管正激变换器中，两开关管是同步的，因此采用变压器分两路来同时给开关管驱动信号，接线如图 3 所示。 UC3844 正常工作时的电源和电压反馈由主变压器的反馈绕组提供；除此之外，通过小电阻对开关管电流进行采样，作为 UC3844的电流反馈信号。 UC3844 输出驱动脉冲为15 V , 输出电流可到 IA ，考虑到变压器及元件的压降，变压器设计为升压型，变比为16：18，输出端采用15 V稳压管对驱动信号进行稳压。

3 调整电压精度

传统的UC3844用于反激变换器采用离线式结构，这种方式电路简单，整个补偿网络只由PI电路构成，参数选择简便。但是由于反馈不直接从输出电压取样，所以输出电压仍有很大的纹波，一般为±2％，负载变化时，输出电压变化大、响应慢，不适用于精度要求高或负载变化大的场合。在精度要求较高的时候，则要通过稳压来调整输出精度。本文借助于可调三端稳压器LM350来满足精度要求。LM350最大输出电流可以达到3 A，电压调整范围为1.2-33 V，图4为LM350的典型应用图，输出电压计算式为：

其中I_ADJ=50μA，R1=240Ω，通过调整可调电阻尺 来对输出稳压值进行调节。电路中输出滤波电容C2的存在，LM350对输人到LM350的电压纹波非常敏感，因此在输人端增加旁路电容C1来削弱输人电压纹波的影响。

4 实验结果及分析

实验电路参数：对应于输人400~600V，而输出电压24V、±12V、5 V，主变压器原副边变比为75：6、3、1，由于本文设计的反馈是24 V支路绕组反馈，其它支路的采用LM350对输出稳压。实验数据如表1所列，实验波形如图5 图8所示。

5 结语

实验结果表明，本文设计用UC3844控制的多路输出双管正激变换器具有稳定性好。使用大电阻分压来调整电路启动电压值，控制电路简单可靠，实用性强，适用于宽范围电压输人场合。同时为适合不同的精度要求，设计了两种方案，一种是精度要求较低时直接由变压器整流输出，另一种是精度较高时采用三端稳压管LM350进行调整。经过实验测试，两种方案可以满足不同场合需求。

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