基于UC3845的非隔離反激式輸出可調(diào)開關(guān)電源設(shè)計(jì)

UC3845在電流控制電路中的工作過程如下：整流后的直流電壓經(jīng)過LM7812穩(wěn)壓后，為UC3845提供工作電壓。UC3845的6管腳經(jīng)過一個(gè)小隔離電阻R4輸出脈沖驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)管，功率開關(guān)管Q1導(dǎo)通，L1儲(chǔ)能；脈沖消失則Q1截止，L1釋放能量。管腳2的反饋電壓值取自分壓后的輸出電壓，反饋電壓值Ufb=，該值的變化可以改變UC3845輸出脈沖占空比，從而使輸出電壓穩(wěn)定。調(diào)整Ufb即可完成輸出電壓在一定范圍內(nèi)的輸出控制。Q1柵源極電流被R7取樣后，經(jīng)過R6和C12濾波，送入U(xiǎn)C3845的電流取樣端口。該取樣信號(hào)作為開關(guān)管Q1的過流保護(hù)信號(hào)，當(dāng)電路異常，導(dǎo)致開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間過長(zhǎng)，使Q1源極電流增大，電流取樣管腳的電壓升高而控制UC3845驅(qū)動(dòng)電流脈沖占空比變小。當(dāng)管腳3的取樣電壓升高至1 V時(shí)，控制輸出脈沖持續(xù)截至，從而達(dá)到保護(hù)功率開關(guān)管的目的。Rt和Ct決定了UC3845的振蕩頻率，而功率管的開關(guān)頻率為芯片振蕩頻率的1／2。UC3845的誤差放大器輸出信號(hào)經(jīng)R9和C11濾波電路后對(duì)反饋環(huán)路進(jìn)行補(bǔ)償。
3．2 輸出紋波電壓控制措施
圖6所示開關(guān)電源電路給出了部分阻容元件參數(shù)，可以有效完成濾波以及降低輸出紋波電壓。橋式整流后的電流與地線之間以及輸出端與地線之間分別連接1 μF以及4 700μF的電容，有效濾除高頻噪聲和低頻干擾，降低輸出紋波電壓。UC3845的Vcc，Vref管腳和地線之間連接瓷介旁路電容(0．1 μF)的目的也是為了濾除高頻噪聲。
3．3 開關(guān)電源輸出可調(diào)控制系統(tǒng)
圖7給出開關(guān)電源在調(diào)試過程中通過CONTROL端連接的可調(diào)電阻VR1進(jìn)行輸出電壓控制與測(cè)試。在實(shí)際應(yīng)用中，連接圖8所示的控制系統(tǒng)進(jìn)行更精確的步進(jìn)式電壓控制以及電壓檢測(cè)與顯示。

圖8為軟件主程序流程圖以及中斷子程序流程圖。主程序首先對(duì)中斷寄存器、定時(shí)器、鍵盤、LCD、A／D、D／A控制口初始化，然后進(jìn)入A／D循環(huán)采樣，并使用LCD顯示采樣結(jié)果。中斷子程序?yàn)?051的INT0外部中斷處理程序，主要完成鍵盤掃描以及D／A輸出控制電壓。鍵盤輸入要顯示的開關(guān)電源電壓與D／A變換器輸出的控制電壓之間的關(guān)系通過實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)調(diào)整VR1進(jìn)行測(cè)試得到相對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

3．4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)分析
實(shí)驗(yàn)電路測(cè)試框圖如圖9所示示。將大功率滑線變阻器(100 W／1 kΩ)RL作為負(fù)載，串聯(lián)萬(wàn)用表(DC／20 A)接入到輸出端；輸出電壓可調(diào)范圍為21～36．1 V，可通過鍵盤輸入21～36 V，步進(jìn)為1 V，則輸出端可輸出電壓為相應(yīng)的21～36 V；將大功率滑線變阻器(200 W／30 Ω)作為負(fù)載，串聯(lián)萬(wàn)用表(DC／20 A)接入到輸出端，將UC3845的2管腳跳線接到可調(diào)電阻端，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻使輸出電壓最大；改變負(fù)載值，直到萬(wàn)用表顯示電流達(dá)到2．2 A后一段時(shí)間，用手觸摸開關(guān)穩(wěn)壓電源的各大功率器件，發(fā)熱但是不燙手，則認(rèn)為該電源正常工作狀態(tài)下的輸出電流可以達(dá)到2．2 A；減小負(fù)載組值，同時(shí)監(jiān)測(cè)輸出電壓和輸出電流，可以看到過流降壓保護(hù)現(xiàn)象，動(dòng)作電流為2．35 A。

輸出噪聲紋波峰峰值：使用示波器(AC，200 ms／div)測(cè)量負(fù)載兩端噪聲，得到Uopp0．45 V；圖10為輸出最大值時(shí)的紋波以及輸出電壓圖(CH1：輸出紋波，CH2：輸出信號(hào)直流電壓)；在Io=2 A，Uo=33．4 V的測(cè)試條件下，將萬(wàn)用表(DC／20 A)串聯(lián)到L1線圈前，測(cè)量得到Ii= 3．65 A，Ui=20．1 V，則DC—DC變換器的效率η=UoIo／(UiIi)=91％；UC3845第4管腳處測(cè)得信號(hào)振蕩頻率為170．8 kHz，與按照式(2)推導(dǎo)的理論值172 kHz非常接近。因此在式(2)中，k值取1．72比有些教材中取k=1．8更合適。信號(hào)波形見圖11(CH1：振蕩器信號(hào)，CH2：輸出信號(hào)直流電壓)。

4 結(jié)語(yǔ)
介紹的非隔離反激式變換器也稱為升壓變換器(Boost電路)。該開關(guān)電源經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測(cè)試，輸出電壓調(diào)節(jié)靈活，DC-DC轉(zhuǎn)換效率高達(dá)91％，輸出紋波電壓小于0．45 V。論文給出了開關(guān)電源的詳細(xì)電路圖以及部分阻容元件參數(shù)，修正了振蕩器頻率參數(shù)，提供了電路的調(diào)測(cè)方法。該硬件電路簡(jiǎn)單，變換效率高，紋波控制有效的特點(diǎn)值得借鑒。