圖1是所設(shè)計(jì)電源的原理圖，主電路采用單端反激式變換電路，220 V交流輸入電壓經(jīng)橋式整流、電容濾波變?yōu)橹绷骱螅┙o單端反激式變換電路，并通過電阻R1、C2為UC3844提供初始工作電壓。為提高電源的開關(guān)頻率，采用功率MOSFET作為功率開關(guān)管，在UC3844的控制下，將能量傳遞到輸出側(cè)。為抑制電壓尖峰，在高頻變壓器原邊設(shè)置了RCD緩沖電路。

　　1.2 變壓器設(shè)計(jì)

　　變壓器是開關(guān)電源的重要組成部分，它對(duì)電源的效率和工作可靠性，以及輸出電氣性能都起著非常重要的作用。在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮轉(zhuǎn)換功率容量、工作頻率、主電路形式、輸入和輸出電壓等級(jí)和變化范圍、鐵芯材料和形狀、繞組繞制方式、散熱條件、工作環(huán)境和成本等各方面的因素。而單端反激式變換電路中的變壓器既有電抗器的功能又有變壓器的工作特性，因而它的設(shè)計(jì)方法有它的特殊性。

　　如圖1所示，當(dāng)功率開關(guān)管受PWM脈沖激勵(lì)而導(dǎo)通時(shí)，直流輸入電壓施加到高頻變壓器的原邊繞組上，在變壓器次級(jí)繞組上感應(yīng)出的電壓使整流二極管反向偏置而阻斷， 此時(shí)電源能量以磁能形式存儲(chǔ)在電感中；當(dāng)開關(guān)管截止時(shí)，原邊繞組兩端電壓極性反向，副邊繞組上的電壓極性顛倒，使輸出端的整流二極管導(dǎo)通，儲(chǔ)存在變壓器中的能量釋放給負(fù)載。 根據(jù)技術(shù)指標(biāo)的要求，輸入功率約為62.5W，則原邊峰值電流為：

　　控制電路設(shè)計(jì)

　　2.1 UC3844外圍電路設(shè)計(jì)

　　UC3844內(nèi)部主要由5.0V基準(zhǔn)電壓源、振蕩器（用來精確地控制占空比調(diào)節(jié)）、降壓器、電流測(cè)定比較器、PWM鎖存器、高增益E/A誤差放大器和適用于驅(qū)動(dòng)功率MOSFET的大電流推挽輸出電路等構(gòu)成。

　　UC3844的典型外圍電路如圖2所示，圖中腳7是其電源端，芯片工作的開啟電壓為16V，欠壓鎖定電壓為10V，上限為34V，這里設(shè)定20V給

　　它供電，用穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓，同時(shí)并聯(lián)電解電容濾波，其值為10uF。開始時(shí)由原邊主電路向其供電，電路正常工作以后由副邊供電。原邊主電路向其供電時(shí)需加限流電阻，考慮發(fā)熱及散熱條件，其值取為62kΩ/5W，為了防止輸出電壓不穩(wěn)定時(shí)較高的電壓直接灌人穩(wěn)壓二極管，導(dǎo)致其過壓燒壞，在輸出端給UC3844供電的線路與穩(wěn)壓管相連接處串入一只二極管。

　　腳4接振蕩電路，產(chǎn)生所需頻率的鋸齒波，工作頻率為=1.8/CTRT，振蕩電阻RT和電容CT的值分別為100kΩ、200pF。腳8是其內(nèi)部基準(zhǔn)電壓（5V），給光耦副邊的三極管提供偏壓。腳2及腳1為內(nèi)部電壓比較器的反相輸入端和輸出端，它們之間接一個(gè)15 kΩ的電阻構(gòu)成比例調(diào)節(jié)器，這里采用比例調(diào)節(jié)而不用PI調(diào)節(jié)的目的是為了保證反饋回路的響應(yīng)速度。腳6是輸出端，經(jīng)一個(gè)限流電阻（22Ω/0.25 w）限流后驅(qū)動(dòng)功率MOSFET（IRF840），為保護(hù)功率MOSFET，在腳6并聯(lián)一支15V的穩(wěn)壓二極管。

　　2.2 電流反饋電路設(shè)計(jì)

　　UC3844采用的是峰值電流控制模式，腳3是電流比較器同相輸入端，接電流取樣信號(hào)輸入，即電流內(nèi)環(huán)，由R3，Rf以及腳3組成。如圖2所示，從腳3引入的電流反饋信號(hào)與腳1的電壓誤差信號(hào)比較，產(chǎn)生一個(gè)PWM（脈寬調(diào)制）波，由于電流比較器輸入端設(shè)置了1V的電流閾值，當(dāng)電流過大而使電阻R3上的電壓超過1 V（即腳3電平大于1V）時(shí)，將關(guān)斷PWM脈沖，反之，則保持此脈沖。

　　由于電阻R3檢測(cè)出的是峰值電流，因此它可以精確地限制最大輸出電流，被檢測(cè)的峰值電流為imax=1/R3。這里上端采樣電阻Rf取為1kΩ），下端電流檢測(cè)電阻R3，取為0.55Ω。濾波電容取為470pF/1.2V的電解電容。

　　2.3 電壓反饋電路設(shè)計(jì)

　　采用三端可控基準(zhǔn)源TL431反饋誤差電壓，并將誤差電壓放大，驅(qū)動(dòng)線性光耦PC817的原邊發(fā)光二極管，而處在電源高壓端的光耦副邊三極管得到反饋電壓，輸入到UC3844的內(nèi)部誤差放大器（腳1和腳2），進(jìn)而調(diào)整開關(guān)管的開通、關(guān)斷時(shí)間。

　　TL431的參考端（REF）和陽極（ANODE）間是穩(wěn)定的2.5V基準(zhǔn)電壓，它將取樣電阻上的電壓穩(wěn)在2.5V。當(dāng)輸出電壓增大，經(jīng)R10，R11分壓后得到的取樣電壓（即R-A間的電壓）大于2.5V時(shí)，流過TL431的電流增大，其陰極電壓下降，光耦原邊二極管發(fā)光，傳遞到副邊三極管，進(jìn)而使得開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間減少，從而降低輸出電壓。

　　基于上述分析，TL431下端采樣電阻為R=2.5V/1mA=2.5 kΩ 。實(shí)際的檢測(cè)電流為I=2.5V/2.7kΩ=0.96mA。TL431分壓網(wǎng)絡(luò)上端的電阻值為 R=（20-2.5）/0.96×10-3=18.22 kΩ （取18 kΩ）

　　另外，為降低誤差放大器的高頻增益，TL431的R—C間接入一個(gè)22 nF的CBB電容。同時(shí)在LED原邊二極管兩側(cè)并聯(lián)一個(gè)1 kΩ的電阻，它的 作用是保證LED導(dǎo)通時(shí)電流從零開始增加

　　實(shí)驗(yàn)分析

　　實(shí)驗(yàn)電路主要參數(shù)為：5路輸出，總的輸出功率50 w，每路20 V/0.5 A，開關(guān)頻率40 kHz，變壓器原副邊變比5：1，變壓器原邊電感量3.76 mH，主開關(guān)管為IRF840。分別在輕載150Ω和滿載100Ω情況下考核了此電路，下面分別就這兩種情況給出說明。 圖3為開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)波形，從圖2中可以看出，上升沿和下降沿比較陡峭，驅(qū)動(dòng)電平適中，符合要求，有良好的驅(qū)動(dòng)能力；輕載時(shí)占空比非常小，滿載時(shí)稍大，但均遠(yuǎn)小于50% ，保證了電路工作在完全能量轉(zhuǎn)換方式。

　　圖4為開關(guān)管的漏源電壓波形，從圖3中可以看出，電壓尖峰很小，但有一定的過沖，保證了響應(yīng)速度，說明緩沖電路的設(shè)計(jì)是合理的；電流斷續(xù)，當(dāng)變壓器原邊電壓在理論上降為零時(shí)，實(shí)際情況是發(fā)生振蕩，其原因是變壓器釋放完了所有能量，開關(guān)管的漏源電壓從較高的值下降到等于輸入電壓的值的電平上，這一轉(zhuǎn)變激發(fā)了諧振回路，它由雜散電容和原邊電感構(gòu)成，從而產(chǎn)生了一個(gè)衰減的振蕩波形，并持續(xù)到開關(guān)管再次導(dǎo)通為止。另一方面，從圖4中還可明顯地看出，電路不論輕載還是滿載均工作在完全能量轉(zhuǎn)換方式，而且輕載時(shí)的斷續(xù)時(shí)間較滿載時(shí)的斷續(xù)時(shí)間長，符合反激式變換器的工作原理。

　　圖5為輸出電壓紋波波形，從圖中可以看出，滿載時(shí)輸出電壓的紋波除了少數(shù)的毛刺，其主要部分小于0.1V，與輸出電壓（20V）相比，不到其0.5% ，說明此電路的輸出紋波很小，達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求；而輕載時(shí)毛刺也很少，工作情況很理想。

　　4 結(jié)語

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的單端反激式開關(guān)電源，具有體積小、重量輕、輸出電壓紋波小等優(yōu)點(diǎn)，且穩(wěn)定性好，輕載和滿載均能可靠運(yùn)行，電網(wǎng)電壓浮動(dòng)時(shí)，電源也能正常工作，因此，作為IGBT的驅(qū)動(dòng)電源，達(dá)到了滿意的效果。另外，實(shí)驗(yàn)過程中遇到了以下兩個(gè)問題，希望

　　能為以后設(shè)計(jì)反激式電源的同行提供一些幫助：

　　1）3844的腳1和腳2接的電壓反饋電路的邏輯及各個(gè)元器件的參數(shù)需要仔細(xì)推敲。 2）TL431的R-C間未接電容時(shí)，其上電壓有很多尖峰毛刺，導(dǎo)致TL431不能正常工作，所以必須接這個(gè)電容。