基于UC1845的多路輸出雙管反激開(kāi)關(guān)電源方案

本電路中控制電路圍繞脈寬調(diào)制器UC1845進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用滿(mǎn)足航天應(yīng)用的磁隔離反饋技術(shù)。電路電壓采樣不是直接從輸出端采樣而是采用了磁隔離反饋技術(shù)。這種設(shè)計(jì)可以不借助啟動(dòng)隔離電路而實(shí)現(xiàn)離線(xiàn)式輸出，線(xiàn)路簡(jiǎn)單，但帶來(lái)的缺點(diǎn)是如果輸出端不使用低壓差三端穩(wěn)壓器負(fù)載調(diào)整率做不到很高，可以通過(guò)對(duì)變壓器的設(shè)計(jì)和對(duì)變壓器原邊電感的計(jì)算使其工作于臨界連續(xù)模式，可對(duì)輸出電壓負(fù)載調(diào)整率有一定改善；電流環(huán)采樣信號(hào)與自持電壓采樣反饋信號(hào)和基準(zhǔn)電壓信號(hào)進(jìn)行比較，得到誤差控制信號(hào)進(jìn)行比較得到PWM控制信號(hào)構(gòu)成了電流型控制雙環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)開(kāi)關(guān)功率管進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)反饋控制。

UC1845啟動(dòng)電壓在電路每次啟動(dòng)時(shí)是通過(guò)啟動(dòng)輔助供電電路降壓?jiǎn)?dòng)，將PWM電路的啟動(dòng)工作電壓穩(wěn)定在10~12V范圍內(nèi)，使PWM電路安全可靠地啟動(dòng)并工作；在電源模塊正常工作后，由于雙管串聯(lián)反激電路主變壓器用于給PWM供電的自持繞組輸出電壓比降壓?jiǎn)?dòng)輸出電壓略高，使得整流二極管被反向截止，該電路無(wú)輸出功率，而PWM電路通過(guò)主變壓器自持繞組輸出電壓長(zhǎng)期供電，這樣降低了電路功耗。

4.2雙管反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器設(shè)計(jì)

此雙管反激式變壓器的繞制采用“三明治”式繞法，如圖4所示，即初級(jí)繞組先繞一半，再繞次級(jí)繞組，繞后再將初級(jí)繞組剩余的匝數(shù)繞完，將次級(jí)繞組包裹在里面，這樣漏感最小。且使輸出繞組和自持繞組并繞以實(shí)現(xiàn)最佳耦合效果。


圖4 變壓器繞制示意圖

反激式開(kāi)關(guān)電源變壓器不同于其他雙極型變壓器，能量不僅要傳遞，還要在變壓器電感中儲(chǔ)存，并實(shí)現(xiàn)隔離作用，它實(shí)際作為一個(gè)變壓器-扼流圈發(fā)揮作用。因此變壓器設(shè)計(jì)也不同于其他電路，初級(jí)繞組電感值直接影響電路中的電壓、電流波形。

關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)：

由已知條件計(jì)算出總輸出功率，確定磁芯截面積S.

和磁芯工作磁感應(yīng)強(qiáng)度ΔB，選擇合適的磁芯。

初級(jí)線(xiàn)圈的峰值電流：

式中，N1是最小的初級(jí)匝數(shù)；Vmin是最大的初級(jí)電流電壓（單位：V）；TON是開(kāi)關(guān)管Q1的最大導(dǎo)通時(shí)間（單位：

μs）；B是AC磁通密度變化的峰-峰值（單位：T），鐵氧體典型值為200mT；Ae為磁芯中心柱的有效面積（單位：

5、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本文設(shè)計(jì)的適用于航天器用寬輸入電壓范圍的雙管串聯(lián)反激、磁隔離反饋、高穩(wěn)定三路輸出DC-DC變換器，電源輸入母線(xiàn)電壓范圍為60~120V（標(biāo)稱(chēng)：100V），輸出電壓為5V/0.8A、±12V/0.3A，額定輸出功率為11.2W，典型效率為75%以上，輸出端使用低壓差三端穩(wěn)壓器的情況下，輸出電壓負(fù)載穩(wěn)定度優(yōu)于±1%.

5.1開(kāi)關(guān)電源輸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了檢驗(yàn)該開(kāi)關(guān)電源的性能，對(duì)上述應(yīng)用電路進(jìn)行了性能測(cè)試。開(kāi)關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率、紋波和效率如表l所示（表中UPP為電壓峰峰值）。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在寬電壓輸入變化范圍內(nèi)輸出電壓穩(wěn)定。