基于UC3846的新型开关电源的设计

liuxw64391381

电源主电路的设计

　　在主电路中采用了移相全桥软开关电路，如图1所示。
5 |$ B+ W+ y4 G+ Phttp://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410426957.jpgic(600,400) name=img border=0>
1 \  N* ]' V/ ^" J% E, {: Q- P    在此电路中，输入为AC220V电压，经过二极管整流桥把交流电变成直流电，为了消除此直流电压的脉动，在设计时采用了π型滤波电路。后接一个移相全桥软开关电路，使功率管实现零电压零电流开通和关断，将电路在工作时的功率损耗减至最小。输出为±23V/15A和±200V/0.8A，总功率P=2×23×15＋2×200×0.8=1010W，因此，也可以称此开关电源为大功率开关电源</A >。
4 Z% T1 Z0 O8 B5 ^- h( y7 \7 W变压器的设计是该电源的一个关键部分，而常规设计采用一大堆繁杂的公式进行推导，运算量较大，难免造成结果错误。鉴于此，本文采用图表的方法对原、副边进行设计，并考虑开关管导通压降等实际情况进行适当微调。该变压器的具体设计如下。
　　
http://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410427400.jpgic(600,400) name=img border=0>
7 e9 X/ f, A% [5 t& L8 D　　式中：n1，n2为一、二次绕组的股数；
电源全部毁掉。在这个开关电源中，我们采用了UC3846产生脉宽调制信号，用IR2110来驱动功率管，很好地避免了这个问题的发生。
4 h0 o- S# a( b- j
+ v9 C6 u. ?; p6 O* W# ]% jhttp://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410428410.jpgic(600,400) name=img border=0>
, C8 `6 q* s6 Y& q2 y. G: s　　
　　2 PWM产生电路　　由于UC3846能同时产生两路PWM的输出，用一块UC3846就可以来驱动两块IR2110，这给设计带来了很大的方便，这样也可以满足体积小的要求。UC3846的引脚及PWM产生电路如图2所示。
- g% k9 }, Q8 n, o$ j
5 H) d" H# v- C# ^: @　　图2中，UC3846的引脚13和15接40V电源，它所产生的PWM的频率用式（1）计算。

http://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410429413.jpgic(600,400) name=img border=0>

# q' p" F* q# w0 f  w　　UC3846产生的PWM信号由引脚11和14输出来控制IR2110，由2块IR2110来产生4个功率管的驱动信号。
5 _: X- y9 d# d' s电路的设计

" l2 v1 q# Q9 \/ q& |3 O　　IR2110采用14端DIP封装，引出端排列如图3所示。
1 r& }0 A3 U/ M; r1 w  @' T
　　它的各引脚功能如下：

　　脚1（LO）是低端通道输出；
% h  X3 b3 Y2 l
　　脚2（COM）是公共端；

　　脚3（Vss）是低端固定电源电压；
: P0 @) ?( t6 D. ^; B+ b
# l# n) [: I% s0 Q　　脚5（Us）是高端浮置电源偏移电压；

　　脚6(UB)是高端浮置电源电压；
/ y/ k4 X0 ^/ l& y7 U  m; Z
" i' z5 w. ~/ F( C( x  y' fhttp://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410429905.jpgic(600,400) name=img border=0>
- S8 v2 F! `1 z9 {& r9 L　　脚7（HO）是高端输出；

　　脚9（VDD）是逻辑电路电源电压；
/ |; \) t+ E/ [7 @) n# D
% H% f) p/ A* ?7 ~, D8 W: o　　脚10（HIN）、脚11（SD）、脚12（LIN）均是逻辑输入；
. l, l( P7 `% w1 M5 C4 Z/ \& T
: O8 l; c$ k7 _' ]2 B8 a6 g! A　　脚13（Vss）是逻辑电路地电位端外加电源电压，其值可以为0V；
2 O' t) U7 ]* v1 }0 z' E6 }% ?
　　脚4、脚8、脚14均为空端。
7 o8 X7 O. @. g6 m
/ U+ y; E1 i, ~/ t+ a/ {　　它的功能原理图如图4所示。
5 Y# Q/ G: [+ i* x' p% P和闩锁抗干扰CMOS工艺制作，具有独立的高端和低端输出通道；逻辑输入与标准的CMOS输出兼容；浮置电源采用自举电路，其工作电压可达500V，du/dt=±50V/ns，在15V下的静态功耗仅有1.6mW；输出的栅极驱动电压范围为10～20V，逻辑电源电压范围为5～15V，逻辑电源地电压偏移范围为－5V～＋5V。IR2110采用CMOS施密特触发输入，两路具有滞后欠压锁定。推挽式驱动输出峰值电流≥2A，负载为1000pF时，开关时间典型值为25ns。两路匹配传输导通延时为120ns，关断延时为94ns。IR2110的脚10可以承受2A的反向电流。
% `% {6 A* a' u; T/ f
+ w' T8 `- |$ f5 l　　图5给出了IR2110在本设计中驱动全桥电路功率管的电路。IR2110的开通与关断传输延迟时间是接近匹配的（失配时间不大于10ns），开通传输延迟时间比关断传输延迟时间长25ns，这就保证了功率管在工作时不会发生重叠导通，为了更加安全起见，可在功率管的栅极上加一电阻与二极管网络（如图5中所示），这些电阻、二极管网络可进一步延迟功率管的导通而对其关断没有影响，这就相当于增加了死区时间。
　　
http://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410430533.jpgic(600,400) name=img border=0>

　　dp，dz为一、二次绕组的线径；
6 k% B  m. s! q% \* N0 K
　　S0K0为磁芯窗口使用面积；

　　Np，Nz为一、二次绕组的匝数。

5 O. n$ P# J$ z: S5 R- l/ Z- `- Hhttp://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410428876.jpgic(600,400) name=img border=0>
2 N; ?; |" a" W/ d+ l2 g
　　U1为输入直流电压；

　　U1r为整流管压降；

- }( \( w4 Q7 `) U" T　　U1T为每匝电压值；

* ?) u% L4 Q) e1 G; X　　D为占空比，本设计D为0.6。
- I3 F1 Y3 l3 F3 r
　　变压器的工作频率选100kHz，绕组的线径可以选为0.5mm。根据计算，变压器磁芯选EI－50型铁氧体磁芯，查电子变压器手册可知窗口使用面积为48.97mm2，每匝电压值为8.044V/匝。由此可得原边匝数为29匝，副边分别为6匝和45匝，经过实际的调试，最终确定为原边29匝，副边分别为5匝和44匝。在这种情况下，该开关电源运行良好。

　　应用全桥电路，要特别注意上下两个功率管的直通问题，如果出现直通，功率管将烧毁，甚至整个