基于UC3846的新型开关电源的设计

liuxw64391381

电源主电路的设计
8 Y! q. z! I2 O6 \2 V
　　在主电路中采用了移相全桥软开关电路，如图1所示。
http://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410426957.jpgic(600,400) name=img border=0>
( ^- E# A3 w# ?' P. E* M    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 >。
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。
9 M+ X; x  R  A　　
1 V2 J6 u7 [: j  v8 G# \http://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410427400.jpgic(600,400) name=img border=0>
1 I, Q# w+ k& a0 t　　式中：n1，n2为一、二次绕组的股数；
. u) w( \% \) r6 v( V# e7 s$ B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。

http://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410428410.jpgic(600,400) name=img border=0>
9 G# \4 l4 u- l+ 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。
7 Q$ E9 N" k) J1 p* U5 j- `; N
　　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。
$ w: y$ q* @; Q9 t- |
http://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410429413.jpgic(600,400) name=img border=0>
* t2 n% O% l/ e: v; E/ r
/ W3 m, w+ p2 u0 }1 [& o; z　　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。
电路的设计

5 T4 [* X$ h' ^5 ]! y' P2 y　　IR2110采用14端DIP封装，引出端排列如图3所示。
0 [$ e0 g- |) y) u
　　它的各引脚功能如下：

　　脚1（LO）是低端通道输出；
" _: x2 d! ~% z6 P3 H& u' Y# h
3 ]( |# _! c. t# m0 `　　脚2（COM）是公共端；
* s3 N1 a  Z2 t0 q/ q  c
　　脚3（Vss）是低端固定电源电压；
, U9 b2 h9 Q4 U- a8 `. c
　　脚5（Us）是高端浮置电源偏移电压；

2 @5 c! v2 W" j9 Q) H, D$ \* \/ _　　脚6(UB)是高端浮置电源电压；
' k# L/ g  ?9 v1 \" b+ ^5 r' O  e) _
http://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410429905.jpgic(600,400) name=img border=0>
6 r6 ~# s; u7 r7 c) o　　脚7（HO）是高端输出；
+ M& e- y  Q' |8 F8 C
　　脚9（VDD）是逻辑电路电源电压；

　　脚10（HIN）、脚11（SD）、脚12（LIN）均是逻辑输入；
/ i4 l2 d; c. I8 i  a7 L: [
% }. z1 O; }% c- B1 k2 v/ }　　脚13（Vss）是逻辑电路地电位端外加电源电压，其值可以为0V；
7 g. A, t) h' o6 ^. m
　　脚4、脚8、脚14均为空端。

7 F# [3 B, l3 r3 F* T+ N8 z　　它的功能原理图如图4所示。
5 ?. g9 Y1 ?' i- b8 q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。

. y- E4 r+ E: }) c2 C5 x+ Z　　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。
7 I2 B4 j5 ^% n4 b　　
: p; }3 Y; g) q  H- E: C+ Rhttp://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410430533.jpgic(600,400) name=img border=0>

# W* u  t2 V5 M7 ~　　dp，dz为一、二次绕组的线径；
/ |; S! ~$ }! l! r& h% s
" l8 V1 d9 Q( k8 |1 N( d　　S0K0为磁芯窗口使用面积；
; I0 F- m/ p8 U( I- T/ i
　　Np，Nz为一、二次绕组的匝数。

! A/ e4 D/ h  Z, _: Ihttp://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410428876.jpgic(600,400) name=img border=0>

" b1 e  F5 R7 k8 w- m( V　　U1为输入直流电压；
- V6 j8 V+ d4 q+ i
- Y. @) r; p9 G7 J　　U1r为整流管压降；

　　U1T为每匝电压值；
$ d8 h# S6 ~5 q+ _
　　D为占空比，本设计D为0.6。
1 E, `, G8 S: |: Y! N# Z
　　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。

$ A" n8 `) V4 L* k  J- @9 F4 A( h　　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
5 v8 `  }; c( D5 _8 f$ N$ Q