基于UC3846的24V/24V直流隔离电源 - 全文

1、UC3846的内部结构功能

UC3846是Unitorde公司推出的电流脉宽调制芯片，该调制芯片双端输出，能直接驱动双极型功率管或场效应管（MOSFET），其主要优点是功能齐全，自动前馈补偿，强大的带载响应特性，欠压保护，软起动，终端锁机保护。外围控制电路简单，工作频率高达500kHz.它适合于的100~3OOW的稳压电源，最高的输人电压为40V，有自我保护功能。其内部的结构框图如图1所示.UC3846内部电路主要包括：振荡器电路、电流测定放大器、误差反馈放大器、基准电压源、过压保护电路和欠压锁定等电路.UC3846的引脚及其功能如表1所示。

图1  UC3846内部结构图

表1  UC3846引脚功能表

2、系统设计

系统结构框图如图2所示，车载电源24V，经过输人滤波电路、隔离变压器、功率变换器、整流滤波电路，最后得到24V输出电压。图3为本系统的控制系统的结构框图，系统采用电流、电压双闭环，反馈电压与参考电压通过比较器产生外环输出的误差电压Ue经过PI控制器运算，结果作为内环PI控制器的基准，双闭环提高隔离电源的性能。

图2  隔离电源系统结构框图

图3  隔离电源的双闭环控制框图

2.1、系统的主电路设计

系统主电路（见图4），输人滤波L1、C2，功率开关器件Q1、Q2，整流器D1、D2，输出滤波器L3、C28、C29和主变压器Tl构成推挽正激式系统主电路。当开关管Q1与Q2、副边快恢复二极管D1与D2开通和关断时，开关管、副边快恢复二极管两端都会出现很大的正向和反向振荡波形，由R53、C32、R54、C31、R43、C24、R42、C23组成吸收电路保护，可有效抑制这种振荡波形现象.L01为霍尔元件，采样直流电流。

2.2、驱动电路设计

本系统中采用脉冲变压器来驱动MOSFET管。脉冲变压器具有体积小，价格便宜，不需要额外的驱动电源.MOSFET管容量较小时，UC3846的脚n和脚14可以直接驱动脉冲变压器。其驱动电路如图5所示.MOSFET管的栅极驱动电路必须能输出电流，同时为了提供栅极反向电压，驱动电路必须能从栅极取出电流。当BOUT为高电平时，D2导通，为MOSFET管的栅极提供电流，MOSI管导，Q3三极管基极为高平，不导通;当BOUT为低电平时，D2不导通，MOSI管关闭，Q3三极管基极为低电平，导通，为MOSFET管的栅极电流泄放;同理，另一路MOSFET管按同样方式通断。

图4  系统的主电路图

图5  MOS管的驱动电路

2.3、系统的控制电路设计

（1）系统软起动。图6为系统的控制电路。系统通电，芯片开始工作，但芯片UC3846的11和14脉冲输出脚不会立即发出10V左右的电压，使MOS管完全导通脉冲。因为它受到芯片1脚的限制，V1通电，芯片2脚输出5.1V的基准电压，通过R52给C12充电，使1脚的电压缓慢上升，同时芯片n脚和14脚的脉冲电压开始上升，脉冲的电压和Vl比较接近。软起动的作用是减小开关管的开机损耗。

图6  隔离电源的控制电路图

（2）开关频率的确定。图6中，AOUT、BOUT是UC3846的输出功率器件的开关信号。信号AOUT、BOUT经过高频变压器放大后驱动功率器件MOSFET.UC3846的振荡器频率由外接阻容RT、CT决定（9脚、8脚）.c：的充电电流由内部恒流源所提供.MOSFET的开关频率可按式（1）来近似计算：

大于100pF的电容，C：即为图6中C12，取值102瓷片电容。

（3）死区时间的确定。为了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，按式（2）阁确定其死区可设10置时间：

3、实验与结论

图7  斜坡补偿图（UC3846八脚）波形

图8  MOS管驱动电压波形

按照以上的设计思路研制了隔离变换器，输人为DC24V，输出为DC24V，功率为240W的直流隔离变换器，系统具有输人过、欠压保护，直通保护、输出过流保护。图7为通过补偿网络后的图形，图8为通过变压器功率放大后的MOS管驱动图形，该产品已在安徽明光浩森公司生产的消防车上使用。实际应用结果证明，该隔离电源具有较好的稳定性和隔离效果.