UC3844驱动电源与外围电路详解

UC3844驱动电源与外围电路详解
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开关电源的控制电路可以分为电压控制型和电流控制型，前者是一个单闭环电压控制系统，在其控制过程中，电源电路中的电感电流未参与控制，是独立变量，开关变换器为二阶系统，而二阶系统是一个有条件的稳定系统；后者是一个电压、电流双闭环控制系统，电感电流不再是一个独立变量，从而使开关变换器成为一个一阶无条件的稳定系统，因而很容易不受约束地得到大的开环增益和完善的小信号、大信号特性。

为此，应用电流控制型芯片（峰值电流控制）UC3844(＄0.1386)设计了一种大功率高频开关电源功率开关（例如IGBT）驱动电源，其主要技术指标为：5路输出（各路均为20V/0.5A）；输出电压纹波±0.5% ；工作频率为40kHz；输入交流电压范围（1±10%）220V。

主电路
图1是所设计电源的原理图，主电路采用单端反激式变换电路，220 V交流输入电压经桥式整流、电容滤波变为直流后，供给单端反激式变换电路，并通过电阻R1、C2为UC3844提供初始工作电压。

为提高电源的开关频率，采用功率MOSFET作为功率开关管，在UC3844的控制下，将能量传递到输出侧。

为抑制电压尖峰，在高频变压器原边设置了RCD缓冲电路。

UC3844外围电路设计
UC3844内部主要由5.0V基准电压源、振荡器（用来精确地控制占空比调节）、降压器、电流测定比较器、PWM锁存器、高增益E/A 误差放大器和适用于驱动功率MOSFET的大电流推挽输出电路等构成。

UC3844的典型外围电路如图2所示，图中脚7是其电源端，芯片工作的开启电压为16V，欠压锁定电压为10V，上限为34V，这里设定20V给它供电，用稳压二极管稳压，同时并联电解电容滤波，其值为10uF。

开始时由原边主电路向其供电，电路正常工作以后由副边供电。

原边主电路向其供电时需加限流电阻，考虑发热及散热条件，其值取为62kΩ/5W，为了防止输出电压不稳定时较高的电压直接灌人稳压二极管，导致其过压烧坏，在输出端给UC3844 供电的线路与稳压管相连接处串入一只二极管。

脚4接振荡电路，产生所需频率的锯齿波，工作频率为=1.8/CTRT，振荡电阻RT和电容CT的值分别为100kΩ、200pF。

脚8是其内部基准电压（5V），给光耦副边的三极管提供偏压。

脚2及脚1为内部电压比较器的反相输入端和输出端，它们之间接一个15 kΩ的电阻构成比例调节器，这里采用比例调节而不用PI调节的目的是为了保证反馈回路的响应速度。

脚6是输出端，经一个限流电阻（22Ω/0.25 w）限流后驱动功率MOSFET（IRF840(＄0.6202)），为保护功率MOSFET，在脚6并联一支15V的稳压二极管。

电流反馈电路设计
UC3844采用的是峰值电流控制模式，脚3是电流比较器同相输入端，接电流取样信号输入，即电流内环，由R3，Rf以及脚3组成。

如图2所示，从脚3引入的电流反馈信号与脚1的电压误差信号比较，产生一个PWM（脉宽调制）波，由于电流比较器输入端设置了1V的电流阈值，当电流过大而使电阻R3上的电压超过1 V（即脚3电平大于1V）时，将关断PWM脉冲，反之，则保持此脉冲。

由于电阻R3检测出的是峰值电流，因此它可以精确地限制最大输出电流，被检测的峰值电流为imax=1/R3。

这里上端采样电阻Rf取为1kΩ），下端电流检测电阻R3，取为0.55Ω。

滤波电容取为470pF/1.2V的电解电容。

电压反馈电路设计
采用三端可控基准源TL431(＄0.0625)反馈误差电压，并将误差电压放大，驱动线性光耦PC817(＄0.2210)的原边发光二极管，而处在电源高压端的光耦副边三极管得到反馈电压，输入到UC3844的内部误差放大器（脚1和脚2），进而调整开关管的开通、关断时间。

TL431的参考端（REF）和阳极（ANODE）间是稳定的2.5V基准电压，它将取样电阻上的电压稳在2.5V。

当输出电压增大，经R10，R11分压后得到的取样电压（即R-A间的电压）大于2.5V时，流过TL431的电流增大，其阴极电压下降，光耦原边二极管发光，传递到副边三极管，进而使得开关管的导通时间减少，从而降低输出电压。

本文设计的单端反激式开关电源，具有体积小、重量轻、输出电压纹波小等优点，且稳定性好，轻载和满载均能可靠运行，电网电压浮动时，电源也能正常工作，因此，作为IGBT的驱动电源，达到了满意的效果。

另外，过程中遇到了以下两个问题，希望能为以后设计反激式电源的同行提供一些帮助：
1）3844的脚1和脚2接的电压反馈电路的逻辑及各个元器件的参数需要仔细推敲。

2）TL431的R-C间未接电容时，其上电压有很多尖峰毛刺，导致TL431不能正常工作，所以必须接这个电容。