反激式开关电源设计

反激式开关电源设计 Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT-
基于U C3845的反激式开关电源设计
时间：2011-10-2821:40:13来源：作者：
引言
反激式开关电源以其结构简单、元器件少等优点在自动控制及智能仪表的电源中得到广泛的应用。

开关电源的调节部分通常采用脉宽调制（PWM）技术，即在主变换器周期不变的情况下，根据输入电压或负载的变化来调节功率MOSFET管导通的占空比，从而使输出电压稳定。

脉宽调制的方法很多，本文中所介绍的是一种高性能的固定频率电流型脉宽集成控制芯片。

该芯片是专为离线的直流至直流变换器应用而设计的。

其主要特点是具有内部振荡器、高精度误差比较器、逐周电流取样比较、启动电流小、大电流图腾柱输出等，是驱动MOSFET的理想器件。

1UC3845简介
UC3845芯片为SO8或SO14管脚塑料表贴元件。

专为低压应用设计。

其欠压锁定门限为8.5v （通），7.6V（断）；电流模式工作达500千赫输出开关频率；在反激式应用中最大占空比为0.5;输出静区时间从50%~70%可调；自动前馈补偿；锁存脉宽调制，用于逐周期限流；内部微调的参考源；带欠压锁定；大电流图腾柱输出；输入欠压锁定，带滞后；启动及工作电流低。

芯片管脚图及管脚功能如图1所示。

图1UC3845芯片管脚图
1脚：输出/补偿，内部误差放大器的输出端。

通常此脚与脚2之间接有反馈网络，以确定误差放大器的增益和频响。

2脚：电压反馈输入端。

此脚与内部误差放大器同向输入端的基准电压（2.5V）进行比较，调整脉宽。

3脚：电流取样输入端。

4脚：RT/CT振荡器的外接电容C和电阻R的公共端。

通过一个电阻接Vref通过一个电阻接地。

5脚：接地。

6脚：图腾柱式PWM输出，驱动能力为土1A.
7脚：正电源脚。

8脚：Vref，5V基准电压，输出电流可达50mA.
2设计方法
如图2为基于UC3845反激式开关电源的电路图，虚线框内为UC3845内部简化方框图。

1）启动电压和电容的选择
交流电源115VAC经整流、滤波后为一个纹波非常小的直流高压Udc,该电压根据交流电源范围往往可得到一个最大Udcmax，一和最小电压Udcmin。

当直流输入电压大于144V以上时，UC3845应启动开始工作，启动电阻应由线路直流电压和启动所需电流来确定。

根据UC3845的参数分析可知，当启动电压低于8.5V时，UC3845的整个电路仅消耗lmA的电流，即UC3845的典型启动电压为8.5V,电流为1mA.加上外围电路损耗约0.5mA,即整个电路损耗约1.5mA.在输入直流电压为最小电压Ddcmmn时，启动电阻Rin的计算如下：
图2基于UC3845反激式开关电源的电路图
启动过程完成后，UC3845的消耗电流会随着MOSFET管的开通增至100mA左右。

该电流由启动电容在启动时储存的电荷量来提供。

此时，启动电容上的电压会发生跌落到7.6V以上，要使UC3845fj~保持
工作，反馈绕组L应能及时提供馈电电压。

如电压低于7.6V欠压比较器动作，PWM输出低电平。

自馈电时间由UC3845的开关周期决定，取UC3845的振荡频率54kHz.启动电容的容量可由下式计算得到：2）反馈绕组的匝数计算
Ns=Np（Vcc+0.8）（1一Dmax）/（UdcminiDmax），NP其中为变压器初级匝数。

3）滤波
为滤除供电端的高频信号，Vcc对地接一个瓷片电容，在PCB布线时要注意，不能有电感成分的介入，以免产生干扰，引成电路不稳定。

4）占空比D
会根据输入电压的变化来调整其工作的占空比。

根据UC3845的参数要求，设UC3845对应最低直流电压输入时最大占空比Dmax=0.5.
当输入直流电压在144V和177V范围内，UC3845的占空比的范围为：
5）调制频率f
振荡器OSC的频率由定时元件RT和CT选择值决定。

电容CT由参考电压Vref（=5V）通过电阻R 充电，充至2.8V,再由内部电流宿放电到1.2V,形成锯齿波脉冲信号，如图3.不管在大RT小CT还是大CT 小RT,振荡器充电时锁存器置位输入方波为低电平，放电时输入方波为高电平。

当锁存器置位输入方波为高电平时，或非门输出始终为低电平，封锁PWM,这段时问由内部振荡器OSC放电过程时间决定。

在锁存器置位输入方波下降沿同时，如或非门其他三个输入信号输入无效电平时，或非门输出为高电平，MOSFET管导通。

其他三个输入信号分别为：一个为电流取样比较器输出，一个为误差放大器输出，一个为输入欠压比较器输出。

为滤除参考端的高频信号，V对地接一个瓷片电容，在PCB布线时要注意，不能有电感成分的介人，以免产生干扰，引成电路振荡打隔。

OSC振荡频率f=1.8/（RtCt），当取RT=33kf2,CT=1000PF,f=-54kHz.
6）电流取样比较
在图2中，MOSFET管导通时，Udc=Ldi/dt,变压器电感电流以斜率Udc/L线性增长，L为变压器的初级电感。

在MOSFET管的源极与地间串接一个无感取样电阻Rs，将变压器的初级电流转换成取样电压
Ud=RSi.在输出同样的功率下，输入直流电压越小，变压器一次电流也越大，通过MOSFET管的电流也越大。

为保护M0SFET管不致损坏，需计算电感峰值电流Ip=2P/（UdcminUmax）。

选择功率MOSFET管的最大峰值电流Icmax应大于1.3Ip.
取样电压Ud经RC滤波后，送到UC3845的3脚。

当该电压超过lV时，比较器输出高电平，送到RS锁存器的复位端，PWM输出为低电平，使PWM的占空比减小，从而限制电感峰值电流。

无感取样电阻尺。

的电阻值为：Rs=l/Ip,功率1W.而RC滤波器的时间常数接近尖脉冲的持续时间，否则引起电源输出的不稳定。

取R=lk,C=470PF.
7）误差比较器
Vref经电阻分压为2.5V接至误差比较器的正端，而负端（2脚）接外部监测电压输入。

误差比较器（1脚）输出用于外部回路的补偿，如图2,输出电压因两个二极管压降而失调（=1.4V），并在连接到取样比较器反向输入端之前被三分。

2脚和1脚间接一个RC网络进行环路补偿。

取R11=150kQ,C11=100PF.
外部监测电压输入端（2脚）可用于对输出回路引入电压反馈环节，如对主输出回路5V的稳定度要求不高，可将馈电电压引入，以监测输出回路过电压。

Vcc经电阻分压接到UC3845~b部监测电压输入端，当由于某种原因，输出回路电压升高时，外部监测电压输入端大于2.5V,误差比较器输出小于2.5V,结合电流取样比较输入电压，PWM输出为低电平，使PWM的占空比减小，输出回路电压减小。

如果对主回路
输出5V电压的精度有要求。

应采用反馈电路由光耦PC817、及与之相连的阻容网络构成。

其控制原理如下：
主回路5V输出输出电压经电阻分压后得到采样电压，此采样电压与TL43l提供的2.5V参考电压进行比较，当输出电压正常（5V）时，采样电压与TL43l提供的2.5V参考电压相等则TL431的K极电位不变，流过光耦二极管的电流不变，流过光耦的电流不变，UC3845的2脚输入电压不变，1脚电位稳定，6脚输出PWM驱动的占空比不变，输出电压稳定在设定值不变。

当输出5V电压因为某种原因偏高时，经电阻分压值就会大于2.5V,则TL431的K极电位下降，流过光耦二极管的电流增大，则流过光耦的电流增大，UC3845的2脚输入电压上升到大于2.5V,l脚电位下降，6脚输出驱动脉冲PWM的占空比下降，输出电压降低，这样就完成了主回路输出电压反馈稳压的作用。

3结束语
实践证明，基于UC3845的反激式开关电源具有输入电压范围宽、输出电压精度高、负载的调整效率高等特点。

本电源应用于网络电测仪表中，收到了良好的效果，具有一定的推广价值。