UC3844應用電路(二)
主電路
圖1是所設計電源的原理圖,主電路采用單端反激式變換電路,220 V交流輸入電壓經橋式整流、電容濾波變為直流后,供給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。為提高電源的開關頻率,采用功率MOSFET作為功率開關管,在UC3844的控制下,將能量傳遞到輸出側。為抑制電壓尖峰,在高頻變壓器原邊設置了RCD緩沖電路。
UC3844外圍電路設計
UC3844內部主要由5.0V基準電壓源、振蕩器(用來精確地控制占空比調節)、降壓器、電流測定比較器、PWM鎖存器、高增益E/A誤差放大器和適用于驅動功率MOSFET的大電流推挽輸出電路等構成。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,這里設定20V給它供電,用穩壓二極管穩壓,同時并聯電解電容濾波,其值為10uF。開始時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需加限流電阻,考慮發熱及散熱條件,其值取為62kΩ/5W,為了防止輸出電壓不穩定時較高的電壓直接灌人穩壓二極管,導致其過壓燒壞,在輸出端給UC3844 供電的線路與穩壓管相連接處串入一只二極管。
腳4接振蕩電路,產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是其內部基準電壓 (5V),給光耦副邊的三極管提供偏壓。腳2及腳1為內部電壓比較器的反相輸入端和輸出端,它們之間接一個15 kΩ的電阻構成比例調節器,這里采用比例調節而不用PI調節的目的是為了保證反饋回路的響應速度。腳6是輸出端,經一個限流電阻(22Ω/0.25 w)限流后驅動功率MOSFET(IRF840($0.6202)),為保護功率MOSFET,在腳6并聯一支15V的穩壓二極管。
UC3844應用電路(三)
本文所設計的充電器其充電對象為兩節12V/100Ah鉛酸蓄電池,輸入電壓范圍是130~240V,28V輸出時額定電流是15A,該充電器主要有兩部分組成:主電路和控制電路。
主電路拓撲結構
圖1 雙管正激式變換器
如圖1所示,該充電器主電路采用雙管正激式變換器。其工作過程基本分成三個過程:能量轉移階段、變壓器磁復位階段和死區階段。在能量轉移階段,原邊的兩個MOSFET管Q1、Q2都導通,能量從輸入端向輸出端轉移。在變壓器磁復位階段,原邊的兩個快恢復二極管D1、D2都導通,使變壓器繞組承受反相輸入電壓,從而實現變壓器的磁復位。當變壓器完全復位后,變換器工作在死區階段,即原邊無電流,副邊通過D5、L3續流。
MOSFET的驅動部分采用帶有隔離變壓器的互補驅動電路,依靠隔直電容C6和變壓器T2使MOSFET可靠導通和關斷,抗干擾能力強。
MOSFET的驅動控制主要采用電流型脈寬調制控制器UC3844, 如圖1所示,控制電路的V端連接到3844的電源腳。當充電器工作開始時,整流輸出側通過R1、C5給UC3844提供電源,使其啟動,變壓器T1開始工作,此時由副邊繞組N3,穩壓二極管W1、W2,晶體管Q3,R7及D3構成了串聯反饋型晶體管穩壓電路開始給3844提供穩定工作電源。其具體工作原理分析如下:當T1的副邊供電繞組N3輸出電壓變大時,Q3的E端輸出電壓相應變大,由于B端的基準電壓被W2穩住不變,故晶體管的基極電位Ub也不變,那么基-射極電壓Ube將減少,從而Ib減少,管壓降Uce增大,又讓Q3的E端輸出電壓相應減小,故E端的輸出電壓保持不變。如果N3輸出電壓變小時,調節過程與上述正好相反。
控制電路組成
控制電路主要由電流型脈寬調制控制器UC3844和可調基準電壓源TL431組成。
UC3844具有電壓環和電流環雙閉環控制性能,其內部方框圖如圖2所示,其引腳共有8個,第2腳是電壓反饋端,將取樣電壓加至E/A誤差放大器的反相輸入端,與同相放大器的2.5V基準電壓進行比較,產生誤差電壓。利用內部E/A誤差放大器可以構成電壓環。第3腳是電流反饋端,電流取樣電壓由第3腳輸入到電流比較器。利用第3腳和電流比較器可以構成電流環。第1腳是補償端,外接阻容元件以補償誤差放大器的頻率特性.UC3844的振蕩工作頻率由4腳和8腳之間的所接定時電阻Rt以及4腳和地之間所接的定時電容Ct設定。
圖2 UC3844脈寬調制器內部方框圖
其中利用TL431穩壓的性能代替UC3844中的E/A誤差放大器的功能,實現電壓閉環控制,這樣可以提高系統的動態響應,同時采用了光耦隔離技術,使整個反饋系統更安全可靠。內環依然通過UC3844的電流測量腳和內部電流測定比較器構成電流環。考慮到過流對系統的影響,在電壓環(外環)調節的輸出端,即電流環(內環)調節的給定端,進行幅值限定,
如圖5所示,R15就是分流限幅作用。控制電路的工作原理分析如下:當F端電壓升高時,取樣電壓UREF也隨之升高,使UREF》 Uref,比較器輸出高電平,使VT導通,TL431分流增加,從而使F端電壓回落。同時電流環也在起作用,TL431分流增加,即光耦發光加強,感光端得到的反饋信號就越大,UC3844根據這個反饋信號,調節驅動信號的占空比,使F端電壓回落。當F端電壓減少時,調節方式正好相反。這樣循環下去,從動態平衡的角度來看,系統輸出電壓趨于穩定,達到穩壓的目的。
圖5 控制電路