UC3844的多路輸出IGBT驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)

UC3844采用的是峰值電流控制模式，腳3是電流比較器同相輸入端，接電流取樣信號(hào)輸入，即電流內(nèi)環(huán)，由R3，Rf以及腳3組成。如圖2所示，從腳3引入的電流反饋信號(hào)與腳1的電壓誤差信號(hào)比較，產(chǎn)生一個(gè)PWM(脈寬調(diào)制)波，由于電流比較器輸入端設(shè)置了1V的電流閾值，當(dāng)電流過(guò)大而使電阻R3上的電壓超過(guò)1 V(即腳3電平大于1V)時(shí)，將關(guān)斷PWM脈沖，反之，則保持此脈沖。

由于電阻R3檢測(cè)出的是峰值電流，因此它可以精確地限制最大輸出電流，被檢測(cè)的峰值電流為imax=1/R3。這里上端采樣電阻Rf取為1kΩ)，下端電流檢測(cè)電阻R3，取為0.55Ω。濾波電容取為470pF/1.2V的電解電容。

2.3 電壓反饋電路設(shè)計(jì)

采用三端可控基準(zhǔn)源TL431反饋誤差電壓，并將誤差電壓放大，驅(qū)動(dòng)線性光耦PC817的原邊發(fā)光二極管，而處在電源高壓端的光耦副邊三極管得到反饋電壓，輸入到UC3844的內(nèi)部誤差放大器(腳1和腳2)，進(jìn)而調(diào)整開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通、關(guān)斷時(shí)間。

TL431的參考端(REF)和陽(yáng)極(ANODE)間是穩(wěn)定的2.5V基準(zhǔn)電壓，它將取樣電阻上的電壓穩(wěn)在2.5V。當(dāng)輸出電壓增大，經(jīng)R10，R11分壓后得到的取樣電壓(即R-A間的電壓)大于2.5V時(shí)，流過(guò)TL431的電流增大，其陰極電壓下降，光耦原邊二極管發(fā)光，傳遞到副邊三極管，進(jìn)而使得開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間減少，從而降低輸出電壓。

基于上述分析，TL431下端采樣電阻為R=2.5V/1mA=2.5 kΩ 。實(shí)際的檢測(cè)電流為I=2.5V/2.7kΩ=0.96mA。TL431分壓網(wǎng)絡(luò)上端的電阻值為

R=(20-2.5)/0.96×10^-3=18.22 kΩ (取18 kΩ)

另外，為降低誤差放大器的高頻增益，TL431的R—C間接入一個(gè)22 nF的CBB電容。同時(shí)在LED原邊二極管兩側(cè)并聯(lián)一個(gè)1 kΩ的電阻，它的作用是保證LED導(dǎo)通時(shí)電流從零開(kāi)始增加。

3 實(shí)驗(yàn)分析

實(shí)驗(yàn)電路主要參數(shù)為：5路輸出，總的輸出功率50 w，每路20 V/0.5 A，開(kāi)關(guān)頻率40 kHz，變壓器原副邊變比5：1，變壓器原邊電感量3.76 mH，主開(kāi)關(guān)管為IRF840。分別在輕載150Ω和滿載100Ω情況下考核了此電路，下面分別就這兩種情況給出說(shuō)明。

圖3為開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)波形，從圖2中可以看出，上升沿和下降沿比較陡峭，驅(qū)動(dòng)電平適中，符合要求，有良好的驅(qū)動(dòng)能力；輕載時(shí)占空比非常小，滿載時(shí)稍大，但均遠(yuǎn)小于50% ，保證了電路工作在完全能量轉(zhuǎn)換方式。

圖4為開(kāi)關(guān)管的漏源電壓波形，從圖3中可以看出，電壓尖峰很小，但有一定的過(guò)沖，保證了響應(yīng)速度，說(shuō)明緩沖電路的設(shè)計(jì)是合理的；電流斷續(xù)，當(dāng)變壓器原邊電壓在理論上降為零時(shí)，實(shí)際情況是發(fā)生振蕩，其原因是變壓器釋放完了所有能量，開(kāi)關(guān)管的漏源電壓從較高的值下降到等于輸入電壓的值的電平上，這一轉(zhuǎn)變激發(fā)了諧振回路，它由雜散電容和原邊電感構(gòu)成，從而產(chǎn)生了一個(gè)衰減的振蕩波形，并持續(xù)到開(kāi)關(guān)管再次導(dǎo)通為止。另一方面，從圖4中還可明顯地看出，電路不論輕載還是滿載均工作在完全能量轉(zhuǎn)換方式，而且輕載時(shí)的斷續(xù)時(shí)間較滿載時(shí)的斷續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，符合反激式變換器的工作原理。

圖5為輸出電壓紋波波形，從圖中可以看出，滿載時(shí)輸出電壓的紋波除了少數(shù)的毛刺，其主要部分小于0.1V，與輸出電壓(20V)相比，不到其0.5% ，說(shuō)明此電路的輸出紋波很小，達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求；而輕載時(shí)毛刺也很少，工作情況很理想。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的單端反激式開(kāi)關(guān)電源，具有體積小、重量輕、輸出電壓紋波小等優(yōu)點(diǎn)，且穩(wěn)定性好，輕載和滿載均能可靠運(yùn)行，電網(wǎng)電壓浮動(dòng)時(shí)，電源也能正常工作，因此，作為IGBT的驅(qū)動(dòng)電源，達(dá)到了滿意的效果。另外，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到了以下兩個(gè)問(wèn)題，希望能為以后設(shè)計(jì)反激式電源的同行提供一些幫助：

1)3844的腳1和腳2接的電壓反饋電路的邏輯及各個(gè)元器件的參數(shù)需要仔細(xì)推敲。