UC3845反激式开关电源要点(5)

2019-01-12 16:15

发光二极管能承受的最大电流为50mA,TIA31最大电流为100mA,故取流过R11的

Ifmax为50mA,根据公式3-5和3-6,

RS?RS?UO?Uka?UfminIfminUO?Uka?UfmaxIfmax??28V?2.5V?1.2V(3-5) ?3.9K

6.25mA28V?2.5V?1.4V ?482? (3-6)

50mA选择Rs的取值为500欧姆。

图3-5 PC817的集电极电流与集电极发射机电压

此电路设计中还增加了提升低频增益电路,用电阻R12和电容C19串接于控制端和输出端,来压制低频(100Hz)纹波和提高输出调整率,即静态误差。

四.仿真验证

仿真电路由主电路、控制电路、反馈回路组成的整个系统进行了仿真,如图4-1所示。

主电路主要由由MOSFET开关管、整流二极管、滤波电容、隔离变压器和RCD吸收电路构成。控制电路采用UC3845峰值电流控制芯片。反馈电路采用输出电阻分压取样,经过可调精密稳压器TL431和光电耦合器PC817给到控制芯片2脚Vfb。

MOSFET功率开关管的源极所接的电阻是电流取样电阻,变压器原边电感电流流经该电阻产生的电压经滤波后送入UC3845的脚3,构成电流控制闭环,当负载短路或过流时,达到保护的效果。

由于MOS管开通关断时,有可能产生电流尖峰,并传递到UC3845的3脚,为防止UC3845误保护,并联了一个RC滤波电路。由于MOS管开通关断时,有可

能产生电流尖峰,并传递到UC3845的3脚,为防止UC3845误保护,并联了一个RC滤波电路。

图4-1 整体电路图

当输出电压Vo有变大趋势时,经两电阻和分压后接到TL431的参考输入端(误差放大器的反向输入端)的电压升高,与TL431内部的基准参考电压2.5V作比较,使得TL431阴阳极间电压Vka降低,进而光耦二极管的电流If变大,于是光耦发光加强,感光端得到的反馈电压也就越大。UC3845在接受这个变大反馈电压后,与其内部的基准电压进行比较后导致脚1的电平变低,又因电流采样端接地,所以经内部电流检测比较器与电流采样电压(为0V)进行比较后输出变高,PWM锁存器复位,或非门输出变低,于是关断开关管,使输出的PWM波全为低电平,即占空比为0。

图4-2 输入电压变化情况

图4-3 负载变化情况

图4-2和4-3分别是输入电压变化情况和负载变化情况。为验证电路的动态性能和带载能力,设置输入电压突变,在0-20ms保持90V,在20.1ms突变到115V,保持20ms,在40.1ms突变为135V,保持20ms,在60ms时刻开始,输入电压以2.25V/ms下降,直到80ms时刻。负载变化情况类似,验证负载从20%到半载再到满载的过程。由此得到输出电压和电流波行如图4-4。

图4-4 输出电压和电流波形

图4-4 是输出电压和电流波形。从第一幅图可以看出,输出电压在5ms进入稳态,调节时间较短,且没有振荡。20ms时刻输入电压和负载都变化,输出电压存在幅值为50mV的波动,在0.1ms内迅速稳定,电流也突变为20%;在接下来的20ms内,输入电压保持115V、负载保持20%状态,输出电压和电流保持稳定。在接下来的两个20ms,负载依次从20%变化到半载和满载,输入电压和负载同时突变,如图4-4,输出电压在突变发生时能够迅速稳定(0.1ms),并且有较小的纹波水平(50mV)。负载达到指标要求的从20%到满载变动。

图4-5 原副边电流

如图4-5,第一幅图是pwm波形,第二幅图是原边电流,第三幅是副边电流。在一个周期内,开关管导通时,原边电流线性上升,副边电流为零;开关管断开时,原边电流关断产生的反压被RCD电路吸收,副边绕组上的电压变成上正下负,副边电流线性下降。当副边电流下降为零时,开关管还没导通,所以反激变换器工作于DCM状态。

图4-6 RCD吸收电路和开关管Vds波形

如图4-6,第一幅图是RCD吸收电路电容C两端的电压波形,第二幅图是开关管Vds两端波形,第三幅图是PWM,用于对照分析。RCD吸收电路电容C上的

电压只是在功率管关断的一瞬间冲上去,然后一直处于放电状态直到功率管再次开通,电容C上的电压不应放到低于(N1/N2)Uo,否则二极管D导通,RCD箝位电路将成为该变换器的一路负载。计算 (N1/N2)Uo约为204V,副边从放电开始到电流变为零时,电容上的电压从250V变化到243V,大于204V,这样保证了RCD不会成为副边放电时的负载,满足要求。

五.总结

通过本次对直流隔离电源变换器设计实验的学习与探究,我对于逆变电路和整流电路的工作原理、UC3845芯片的工作原理有了进一步的掌握,而且熟悉了PID闭环调压系统的设计方法,了解了POWER MOSFET驱动电路的设计方法。与此同时,我的自主学习能力和团队协作能力也得到了加强。总之,这次设计实验使我收获颇丰。


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