?基于UC3846的24V/24V直流隔離電源

UC3846是Unitorde公司推出的電流脈寬調(diào)制芯片，該調(diào)制芯片雙端輸出，能直接驅(qū)動(dòng)雙極型功率管或場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET），其主要優(yōu)點(diǎn)是功能齊全，自動(dòng)前饋補(bǔ)償，強(qiáng)大的帶載響應(yīng)特性，欠壓保護(hù)，軟起動(dòng)，終端鎖機(jī)保護(hù)。外圍控制電路簡(jiǎn)單，工作頻率高達(dá)500kHz.它適合于的100~3OOW的穩(wěn)壓電源，最高的輸人電壓為40V，有自我保護(hù)功能。其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)框圖.UC3846內(nèi)部電路主要包括：振蕩器電路、電流測(cè)定放大器、誤差反饋放大器、基準(zhǔn)電壓源、過壓保護(hù)電路和欠壓鎖定等電路.UC3846的引腳及其功能。

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，車載電源24V，經(jīng)過輸人濾波電路、隔離變壓器、功率變換器、整流濾波電路，最后得到24V輸出電壓。圖3為本系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，系統(tǒng)采用電流、電壓雙閉環(huán)，反饋電壓與參考電壓通過比較器產(chǎn)生外環(huán)輸出的誤差電壓Ue經(jīng)過PI控制器運(yùn)算，結(jié)果作為內(nèi)環(huán)PI控制器的基準(zhǔn)，雙閉環(huán)提高隔離電源的性能。

2.1、系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)

輸人濾波L1、C2，功率開關(guān)器件Q1、Q2，整流器D1、D2，輸出濾波器L3、C28、C29和主變壓器Tl構(gòu)成推挽正激式系統(tǒng)主電路。當(dāng)開關(guān)管Q1與Q2、副邊快恢復(fù)二極管D1與D2開通和關(guān)斷時(shí)，開關(guān)管、副邊快恢復(fù)二極管兩端都會(huì)出現(xiàn)很大的正向和反向振蕩波形，由R53、C32、R54、C31、R43、C24、R42、C23組成吸收電路保護(hù)，可有效抑制這種振蕩波形現(xiàn)象.L01為霍爾元件，采樣直流電流。

2.2、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)中采用脈沖變壓器來驅(qū)動(dòng)MOSFET管。脈沖變壓器具有體積小，價(jià)格便宜，不需要額外的驅(qū)動(dòng)電源.MOSFET管容量較小時(shí)，UC3846的腳n和腳14可以直接驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器。其驅(qū)動(dòng)電路如圖5所示.MOSFET管的柵極驅(qū)動(dòng)電路必須能輸出電流，同時(shí)為了提供柵極反向電壓，驅(qū)動(dòng)電路必須能從柵極取出電流。當(dāng)BOUT為高電平時(shí)，D2導(dǎo)通，為MOSFET管的柵極提供電流，MOSI管導(dǎo)，Q3三極管基極為高平，不導(dǎo)通;當(dāng)BOUT為低電平時(shí)，D2不導(dǎo)通，MOSI管關(guān)閉，Q3三極管基極為低電平，導(dǎo)通，為MOSFET管的柵極電流泄放;同理，另一路MOSFET管按同樣方式通斷。

2.3、系統(tǒng)的控制電路設(shè)計(jì)

（1）系統(tǒng)軟起動(dòng)。圖6為系統(tǒng)的控制電路。系統(tǒng)通電，芯片開始工作，但芯片UC3846的11和14脈沖輸出腳不會(huì)立即發(fā)出10V左右的電壓，使MOS管完全導(dǎo)通脈沖。因?yàn)樗艿叫酒?腳的限制，V1通電，芯片2腳輸出5.1V的基準(zhǔn)電壓，通過R52給C12充電，使1腳的電壓緩慢上升，同時(shí)芯片n腳和14腳的脈沖電壓開始上升，脈沖的電壓和Vl比較接近。軟起動(dòng)的作用是減小開關(guān)管的開機(jī)損耗。

（2）開關(guān)頻率的確定。圖6中，AOUT、BOUT是UC3846的輸出功率器件的開關(guān)信號(hào)。信號(hào)AOUT、BOUT經(jīng)過高頻變壓器放大后驅(qū)動(dòng)功率器件MOSFET.UC3846的振蕩器頻率由外接阻容RT、CT決定（9腳、8腳）.c：的充電電流由內(nèi)部恒流源所提供.MOSFET的開關(guān)頻率可按式

（1）來近似計(jì)算

大于100pF的電容，C：即為圖6中C12，取值102瓷片電容。

（3）死區(qū)時(shí)間的確定。為了防止兩路開關(guān)管的互通，還要設(shè)定兩路輸出都關(guān)斷的“死區(qū)時(shí)間”.CT上的電壓為一個(gè)鋸齒波，其下降時(shí)間即為死區(qū)時(shí)間，按式（2）閣確定其死區(qū)可設(shè)10置時(shí)間。

3、實(shí)驗(yàn)與結(jié)論

按照以上的設(shè)計(jì)思路研制了隔離變換器，輸人為DC24V，輸出為DC24V，功率為240W的直流隔離變換器，系統(tǒng)具有輸人過、欠壓保護(hù)，直通保護(hù)、輸出過流保護(hù)。圖7為通過補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)后的圖形，圖8為通過變壓器功率放大后的MOS管驅(qū)動(dòng)圖形，該產(chǎn)品已在安徽明光浩森公司生產(chǎn)的消防車上使用。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果證明，該隔離電源具有較好的穩(wěn)定性和隔離效果.