基于UC3843與L296的開關電源的設計 - 全文

開關電源是利用現(xiàn)代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。隨著電力電子技術的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關電源技術也在不斷地創(chuàng)新。目前，開關電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。本文介紹基于UC3843與L296的開關電源的設計。

電源拓撲結(jié)構確定及主電路設計

進行開關電源主電路的設計之前先要根據(jù)電源要求設計電源拓撲結(jié)構：中于本電源要求輸出的功中小于200w，故選擇了電路結(jié)構簡單設計成本較低、電源體積較小的單端反激式拓撲結(jié)構和buck拓撲結(jié)構：

圖1所示為反激式開關電源拓撲結(jié)構，其受控塬理為：開關管導通期間變壓器塬也線關電流線性上升，電流在上升時間內(nèi)的積分值與時間成正相關，H磁芯的儲存能量的多少與電流的積分值成正相關所以控制刀關管導涵時間的比例即可控制變壓器在開關管導通期間內(nèi)儲存能量的多少，也即控制了開關管截止期間問負載釋放的能量

圖2所示為BUICK降壓型拓撲結(jié)構，其T作塬理為：當K導通時：II線性增加，D截止，此時IL和CI負載供電;當1L>Io時，I1向C充電也1負戟供電：當K關斷時，L通過D形成續(xù)流1路。IL問C充電也問負載供電;當1L<1o時，L和C同時向負載供電：若LL減小到O.則D關斷，只有C向負載供電：

根據(jù)以上分析，所設計電源主電路如圖3所示，由輸入濾波、全橋整流、電容濾波、高頻變壓、半橋整流、輸出濾波等壞節(jié)組成。其中高頻變壓器內(nèi)初級繞組1和2、反饋繞組5和6.次級輸出繞組8和10以及11和12：為了曾強次級繞組8和10的過電流能力，將引腳7、8以及9、10連接：反餓繞主要為PWM控制芯片UC3845提供穩(wěn)定的直流電源電壓。

由于該主電路要求有內(nèi)路電出輸出，分別為12V，3A和5V、3A，因此需要用兩個控制電路來實現(xiàn)所需電壓的精確輸出，基本思路為：穩(wěn)定12V輸出的一路與整個主電路形成一個閉環(huán)反饋系統(tǒng)，輸出穩(wěn)定的12V電壓，精度為5%：前+5V輸出的一路只需變玉器提供8-15V的電源電壓，輸人至buck降壓型開關電源芯片L296，最后輸出穩(wěn)定的S.1V電壓，這樣可以避免+12V電路的負載變化引起對+5\電壓輸出的影響：

電源控制電路設計

控制電路的設計是為了提高電源的質(zhì)量及其可靠性，對電源輸出電壓進行采樣。比較。放大，并F此誤差放大信號來調(diào)節(jié)其輸入電壓，使得負載變化時輸出電壓保持穩(wěn)定：

UC3845控制電路

如圖4是固定額率電流欖式的PWM控制芯片UC3845為核心的開關電源控制系統(tǒng)。

通電后，R18問C7（圖3中）充電，芯片VCC引腳電壓上升，達到8.4V時，也路啟動：R18不能持續(xù)供也，所以中C7儲存的電能維持芯片T作，同時電容的儲能會降低，降到7.9V時芯片會停止T.作，因此電容電壓從8.4V降到7.9V期間內(nèi)電路需正常啟動，啟動后反餓繞組得電維持芯片的T作電壓：

UC3845的COM腳是內(nèi)部誤差放大器的輸出端，為恒流輸出，且與FB組成-一個反相放大器，因此其輸出受FB控制：圖中將FB接地，那幺在COM腳外圍不接任何元件的情況下，eom腳輸出電壓為周定值5Vcom腳電壓的大小與芯片輸出的占空比成正比，因此調(diào)節(jié)com腳也壓可以調(diào)節(jié)電源的輸出電壓，Hcom腳電壓在低于1V時，電路會鎖死，無脈沖輸出：利用元作的這個特性，在com腳實現(xiàn)占空比的調(diào)節(jié)和欠壓鎖定Ct和Rr兩者共同決定芯片內(nèi)部載波的頓率，計算公式為0.85/（RT*CT）：TCC引腳主要用于檢測主電路4的電流，當發(fā)生過流時，自動封鎖PWM脈沖輸出，保護整個電路：

圖5所示為電路4的穩(wěn)壓閉環(huán)反饋環(huán)節(jié)：Q2是一個電壓比較器。內(nèi)置了一個2.5V的基準源作為比較電壓：R10為其限流電阻，光榴的發(fā)光二極管為其負載：Q2.CI7.RI1RI2組成電流放大電路電路啟動時，R14的分壓值達不到2.5V.不足以使Q2導迪，光耦叁極管截止.UC3845的com牌電壓上升創(chuàng)最大值。占空比也為最大值。電路啟動：此時較高的輸出電壓對輸出電容充電，當充電達到所要求的輸出電壓值時，RI3.RI4的分壓值達到2.5V.Q2導通，光構叁極管導通UC3845com腳的電壓被拉低，占空比下降，輸出電壓星下降趨勢。當電壓下降到略低于要求的輸出電壓E寸，R14分壓不足以維持Q2導通，光耦趨于截止：如此反復的負反饋修正使得輸出電壓保持穩(wěn)定。

L296控制電路

為了避免+12V電路負載的變化對+5V電路電壓輸出的影響，本電源采用了L296大電流開關電源芯片組成的BUCK降壓中路完成+5V電，壓的精確輸出：如圖6所示為該芯片的典型電路接法，可粘確輸出5.1V電壓：該芯片具有以下特點：

（1）可輸出4A電流;

（2）輸出電壓范圍為51-40V，轉(zhuǎn)換效率高，般可達75~85%，最高可達90%;

（3）開關頻率高達200kHz，可減小濾波元們的體積;

（4）當輸出電壓低于限定值時，可輸出復位信號（供給計算機或單片機;

（5）當輸出電壓超過設定電壓20%時，可觸發(fā)外接可控硅使其導酒，以保護負載電路;

（6）具有軟啟動功能及過熱保護功能