UC3844的多路输出双管正激电源设计

VFB
R2 R4
C1 R3 R5 C2 C3
R1
VCC IFB
17
3 2
C4 R6
86
45
R7
D1
R8 D2
R9 D3
R10Q1驱动 信号
R11 Q2驱动 信号
图 3 UC3844 的双管驱动图
4. 调整电压精度
传统的 UC3844 用于反激变换器采用离线式结构，这种方式电路简单，整个补偿网络
只由 PI 电路构成，参数选择简便。但是由于反馈不直接从输出电压取样，所以输出电压
本文设计的变换器输出功率 200W，工作频率 50kHz，工作范围 400V～600V，输出 4 路分别为 24V、±12V 和 5V。
图 1 是变换器的原理图，主电路是双管正激变换器，开关管 Q1 和 Q2 同时导通，能量
通过高频变压器传输到输出侧，经整流输出给负载；开关管关断时，变压器能量通过续流
VOUT
= 1.25V(1+
R2 R1
)+
I ADJ
× R2
其中 IADJ = 50μA ， R1 = 240Ω ，通过调整可调电阻 R2 来对输出稳压值进行调节。
电路中输出滤波电容 C2 的存在，LM350 对输入到LM350 的电压纹波非常敏感，因此在输
入端增加旁路电容C1来削弱输入电压纹波的影响。
UC3844 电流 PWM 模式集成控制芯片广泛用于中小功率的 DC/DC 开关电源，UC3844 内部主要由 5.0V 基准电压源、振荡器、降压器、电流检测比较器、PWM 锁存器、高增益 E/A 误差放大器和用于驱动功率 MOSFET 的大电流推挽输出电路等构成，启动/关闭电压 阀值为 16V/10V，输出最大占空比为 50%，工作频率 0～500kHz，驱动能力达±1A。
VFB
R2
A C1
17
VCC R1
Q
R3
6 2
R6
R4
R5
83
4 5 D1
C2 C3
R7 R8 C4
图 2 UC3844 的典型外部接线图
UC3844 典型外围电路如图 2 所示。UC3844 的内阻大约 30k ，它的启动电压可以由 主电路输入电压经过 R1 、 R2 、 R4 、 R （芯片内阻）分压而得到，由图 2 可以知道，A 点
VIN
0.1uF C1
LM350
VOUT
ADJ
120
R1 R2 1uF
C2
图 4 LM350 的典型外围电路 5. 实验结果及分析
实验电路参数：对应于输入输出电压 400V～600V：24V、±12V、5V，主变压器原副 边变比为 75：6、3、1，由于本文设计的反馈是 24V 支路绕组反馈，其它支路的采用 LM350
基于 UC3844 的多路输出双管正激电源设计
石晓丽 张代润 黄念慈 郑 越
（四川大学电气信息学院，四川成都 610065）
摘 要：介绍了一种基于 UC3844 集成芯片实现双管正激多路输出的电路，分析了电路的 工作原理，并介绍了电路启动和控制设计方法，该控制方法简单，成本低，工作 频率高，实用性强，同时设计了两种输出方案来满足不同需要，与一般的双管正 激相比有较高的实用价值，实验证明效果良好。
参考文献：
[1] 刘胜利．高频开关电源实用新技术[M]．北京．机械工业出版社．2006 [2] 张志薇，吴辉，贲洪奇．基于 UC3844 的多路输出 IGBT 驱动电源设计[J]．电源技术应用，2006
作者简介：
石晓丽：女，1982 年 8 月，硕士生，研究方向：电力电子与电力传动。 张代润：男，1965 年 7 月，博士，教授，从事有源电力滤波技术、交流电机变频调速、交直流电源 等教学及研究。
对输出稳压。 图 5 输入电压 400V 时开关驱动信号 图 6 输入电压 600V 时开关驱动信号
图 7 未采用 LM350 稳压，输入电压 400V 时的 12V 支路输出波形
图 8 采用 LM350 稳压，输入 400V 时的 12V 支路输出波形
表 1 实测数据比较
测试
输出纹波
输出电压调整率
8A/200V，恢复时间为1 R2 D3 Q1
D11 C4 R6
C1
D6
R3 C2
D12
L2 D13
C5
R7
VCC
D9
D2 R4 R5 C3
D7
D4
Q2 D8
电压反馈绕组
D14
L3
D15 C6
R8
D16 L4 D17 C7 R9
图 1 由 UC3844 控制的多路输出双管正激开关电源 3. 控制电路的设计
二极管 D1 和 D2 回馈到输入端，变压器磁芯复位。 Q1 和 Q2 采用功率 MOSFET 作为功率开关管。开关管与瞬态电压抑制器（TVS）并联，
可靠保护开关管。 R3 、C2 、 D9 构成高频变压器原边缓冲电路，用以限制开关管漏极因高
频变压器的漏感而可能产生的尖峰电压， D9 选用超快恢复二极管，恢复时间为 75ns。变 压器原边的直流输入电压、原边绕组的感应电压以及由变压器的漏感而产生的尖峰电压， 三者叠加在一起，其值可能超过 MOSFET 的额定电压，所以必须在开关管的 DS 极增加钳
仍有很大的纹波，一般为±2%，负载变化时，输出电压变化大、响应慢，不适用于精度要
求高或负载变化大的场合。在精度要求较高的时候，则要通过稳压来调整输出精度。本文
借助于可调三端稳压器 LM350 来满足精度要求。LM350 最大输出电流可以达到 3A，电压
调整范围为 1.2V～33V，图 4 为 LM350 的典型应用图，输出电压计算式为：
关键词：双管正激，多路输出，开关电源
Design of Doubly-Forward-Converter Switching Power Supply with Multiplexed Output Based on UC3844
Shi Xiaoli Zhang Dairun Huang Nianci Zheng Yue (Institute of Electrical Engineering, SiChuan University, Chengdu Sichuan 610065)
PR1 = I 2 × R1 = (10−3 )2 × 300 ×103 = 0.3W
在双管正激变换器中，两开关管是同步的，因此采用变压器分两路来同时给开关管驱
动信号，接线如图 3 所示。UC3844 正常工作时的电源和电压反馈由主变压器的反馈绕组 提供；除此之外，通过小电阻对开关管电流进行采样，作为 UC3844 的电流反馈信号。 UC3844 输出驱动脉冲为 15V，输出电流可到 1A，考虑到变压器及元件的压降，变压器设 计为升压型，变比为 16：18，输出端采用 15V 稳压管对驱动信号进行稳压。
电压的计算公式为：
UA
=
R1
+
R1 (R2 + R4 ) × R
R + (R2 + R4 )
VCC
UC3844 的启动电压为 16V，式中 R=30k ， R2 =20k ， R4 = 4.7k ，可计算出，当
R1 = 300k 时，VCC =400V 电路开始工作。UC3844 启动时电流不到 1mA，启动过程中电 阻 R1 所消耗的功率大约为：
6%
1.0%
6. 结论
实验结果表明，本文设计用 UC3844 控制的多路输出双管正激变换器具有稳定性好。
使用大电阻 R1 分压来调整电路启动电压值，控制电路简单可靠，实用性强，适用于宽范围
电压输入场合。同时为适合不同的精度要求，设计了两种方案，一种是精度要求较低时直 接由变压器整流输出，另一种是精度较高时采用三端稳压管 LM350 进行调整。经过实验 测试，两种方案可以满足不同场合需求。
Keywords: doubly-forward-converter, multiplexed output, switching power supply
１. 引言 在中等容量的开关电源中，双管正激变换器有比较明显的优势，它克服了单管正激变
换器开关管电压应力过高的缺点，而且不需要特殊变压器磁复位电路。更重要的是，与全 桥变换器和半桥变换器相比，其在结构上有抗桥臂直通的优点，因此已成为应用最为普遍 的电路拓扑结构。本文设计了一种采用 UC3844 控制的多路输出双管正激开关电源。 UC3844 是一种电流调制的 PWM 控制器，实现电压电流双闭环控制，芯片内阻较大（30k）， 启动电流小（小于 1mA），因此在高压输入时仍然可以使用大电阻分压来进行启动，直接 采用变压器输出端反馈，控制电路简单，电路输出采用 LM350 调整电压精度。 ２. 变换器工作原理
位电路和吸收电路，用以保护功率 MOSFET 不被损坏。R1 、R2 、C1 、D3 与 R4 、R5 、C3 、
D 4 构成了两个开关管的缓冲电路，D3 和 D4 选用超快恢复管，其最大反向耐压值为 700V，
恢复时间为 30ns。 输出部分采用半波加续流二极管整流，二极管选用超快恢复 MUR820，额定值为
黄念慈：男，1945 年 10 月，教授，变流器的基本理论与特种工业电源。 郑 越：男，1984 年 2 月，硕士生，研究方向：电力电子与电力传动。
Abstract: A doubly-forward-converter with multiplexed output based on UC3844 is introduced.The operating principle of this converter is analyzed in detail, and the methods of starting and control strategy are given in this article. This circuit owns advantages such as simple, low cost, high operating frequency and adaptability. Meanwhile, in this paper proposed two kinds of output scheme to come with different precision requirement for the outputs. The converter has higher quality than normal doubly-forward-converter. The Experiment results verify the feasibility and virtue of this circuit.
项目
Vin = 400V : 600V
测试 未采用 采用
未采用
采用
条件 LM350 LM350 LM350 LM350
24V 1% <0.5% Δ=1.2V
Δ
支路
5%
=200mV
0.8%
±
1% <0.4% Δ=1V
Δ
12V 支路
8%
=120mV
1.2%
5V 支 1% <0.3%
Δ
Δ
路
=300mV =50mV