基于UC3846大功率开关电源设计

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1 引言

近年来，随着电力电子技术的迅速发展，高频开关电源已广泛应用于计算机、通信、航空航天、工业加工等领域，它具有电能转换效率高、体积小、重量轻、控制精度高和快速性好等优点。基于这些优点，高频开关电源已经在很多方面逐步取代了效率低、笨重、精度不高的传统线性电源，本文介绍和比较了电压型PWM控制器和电流型PWM控制器的优缺点，着重论述了电流型控制芯片UC3846在大功率全桥开关电源中的应用，并对电路进行具体的分析。

2 电压型和电流型PWM控制器

2.1 电压型PWM控制器

目前应用广泛的PWM控制器都是采用电压模式控制的，它只对输出电压进行采样, 采样信号Vf作为反馈信号与基准电压Vr在误差放大器中进行比较放大，得到误差信号Ve，Ve和锯齿波信号比较后通过PWM比较器输出一系列高频脉冲来控制开关管的导通和截止，它的主要缺点是：响应速度慢，稳定性差，甚至在大信号变化时会产生振荡，造成功率管损坏等故障[1]。

图1 电压控制型的原理图

2.2 电流型PWM控制器

针对上述电压型控制器的缺点，最近十几年发展起来电流型控制技术。

现代建设 Modern Construction

[作者简介] 吴军（1982- ），男，江苏盐城人，在读硕士，就读于郑州大学信息工程学院，主要研究方向为开关电源设计。

基于UC3846的大功率开关电源的设计

吴军 李长华 刘平

（郑州大学信息工程学院，河南 郑州 450001 ）

摘 要：本文介绍并比较了电压控制型和电流控制型PWM变换器的基本原理，设计出基于电流型控制芯片UC3846的大功率全桥开关电源的实用电路。给出了各部分相应的原理图，并进行了详细的介绍。实践表明，该电路具有良好的性能。关键词：UC3846；电压控制型；电流控制型；脉宽调制

中图分类号：TP303+.3 文献标识码：A 文章编号：1671-8089（2012）02-0020-03

Design of a High Switching Power Supply Based on UC3846

WU Jun LI Changhua LIU Ping

(college of Information Engineering ,Zhengzhou university Zhengzhou 450001)

Abstract: The basic principles of voltage-mode control and current-mode control PWM converters are introduced and compared .An applied circuit of a high power Full-Bridge switching power supply is designed based on the PWM IC UC3846 for current mode control.The every circuit diagram with corresponding part is provide and detailed.The experiment result shows that the circuit has better performance.

Key words: UC3846; voltage-mode control; current-mode control; PWM

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图2 电流控制型的原理图

图2所示的是电流控制型的原理图，它的工作原理是通过采用恒频时钟脉冲置位锁存器输出脉冲驱动功率管导通，电源回路中的电流脉冲逐渐增大，当电流在采样电阻RS上的幅度达到Ue时，脉宽比较器状态翻转，锁存器复位，驱动撤除，功率管截止。这样逐个检测和调节电流脉冲，就可达到控制电源输出的目的[2]。电流控制型是在电压反馈 PWM 控制环内部增加电流反馈的控制环节，由于存在电压环和电流环双环系统使得变换器的线电压调整率、负载调整率以及瞬态响应特性都有比较大的提高。但需要注意的是峰值电流控制型电路当电路占空比大于50%时，需要加入斜率补偿电路。

3 脉宽调制芯片UC3846的简介

UC3846最早是由unitrode公司推出的电流脉宽调制芯片，该芯片采用大电流图腾柱式双端输出，输出峰值电流可达500mA，能直接驱动场效应管，内置精密带隙可调基准电压、高频振荡器、误差放大器、差动电流检测放大器、欠电压锁定电路以及软启动电路，具有自动关断功能。其主要优点是功能齐全、自动前馈补偿、欠压保护、终端锁机保护，较好的负载响应特性。外围控制电路简单，工作频率高达500KHZ。最高输入电压为40V，基准电压输出典型值为5.1V，其内部结构框图如图3所示。

图3 UC3846内部框图

4 UC3846芯片的应用电路设计与具体分析

4.1 主电路的设计

本文电路的设计输出功率为1KW，因此主电路采用全桥式拓扑结构，如图4所示：

图4 主电路原理图

图4中G1，G2，G3，G4,和主变压器T1组成全桥式拓扑电路，这种拓扑结构的优点是主变压器只需要一个原边绕组，通过正反向的电压得到正、反向磁通，副边有两组中心抽头绕组采用全波整流输出，变压器的利用效率很高。缺点是需要设置一定的死区时间，防止上下两管直通。主变压器T1采用E55磁芯，材质为PC40，原边绕组匝数为25匝，副边绕组匝数为3匝，变压器不留气隙，在绕制的时候采用“三明治”绕法即“初级+次级+初级”的绕法进行绕制，采用这种绕法可以减少变压器的漏感，由于次级输出电流较大，故次级采用四组多股线圈并绕3匝而成。R1,C1为吸收电路场效应管采用低栅荷的IRFP460LC开关管，LT为初级电流检测用的电流互感器，作为电流控制时的电流取样用。

4.2 PWM控制电路

图5 控制电路

由UC3846构成的开关电源控制电路如图5所示，UC3846的8脚和9脚所接的Ct和Rt决定振荡器的工作频率，PWM振荡频率近似计算公式

为防止两路开关管的互通，还要设定两路输出都关断的死区时间。Ct上的电压为一个锯齿波，其下降时间即为死区

时间，该电路的死区时间由公式

[3]

决定，实际使用中Rt的取值比较大，上式可以简化为

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