UC3844应用电路(二)
主电路
图1是所设计电源的原理图,主电路采用单端反激式变换电路,220 V交流输入电压经桥式整流、电容滤波变为直流后,供给单端反激式变换电路,并通过电阻R1、C2为UC3844提供初始工作电压。为提高电源的开关频率,采用功率MOSFET作为功率开关管,在UC3844的控制下,将能量传递到输出侧。为抑制电压尖峰,在高频变压器原边设置了RCD缓冲电路。
UC3844外围电路设计
UC3844内部主要由5.0V基准电压源、振荡器(用来精确地控制占空比调节)、降压器、电流测定比较器、PWM锁存器、高增益E/A误差放大器和适用于驱动功率MOSFET的大电流推挽输出电路等构成。UC3844的典型外围电路如图2所示,图中脚7是其电源端,芯片工作的开启电压为16V,欠压锁定电压为10V,上限为34V,这里设定20V给它供电,用稳压二极管稳压,同时并联电解电容滤波,其值为10uF。开始时由原边主电路向其供电,电路正常工作以后由副边供电。原边主电路向其供电时需加限流电阻,考虑发热及散热条件,其值取为62kΩ/5W,为了防止输出电压不稳定时较高的电压直接灌人稳压二极管,导致其过压烧坏,在输出端给UC3844 供电的线路与稳压管相连接处串入一只二极管。
脚4接振荡电路,产生所需频率的锯齿波,工作频率为=1.8/CTRT,振荡电阻RT和电容CT的值分别为100kΩ、200pF。脚8是其内部基准电压 (5V),给光耦副边的三极管提供偏压。脚2及脚1为内部电压比较器的反相输入端和输出端,它们之间接一个15 kΩ的电阻构成比例调节器,这里采用比例调节而不用PI调节的目的是为了保证反馈回路的响应速度。脚6是输出端,经一个限流电阻(22Ω/0.25 w)限流后驱动功率MOSFET(IRF840($0.6202)),为保护功率MOSFET,在脚6并联一支15V的稳压二极管。
UC3844应用电路(三)
本文所设计的充电器其充电对象为两节12V/100Ah铅酸蓄电池,输入电压范围是130~240V,28V输出时额定电流是15A,该充电器主要有两部分组成:主电路和控制电路。
主电路拓扑结构
图1 双管正激式变换器
如图1所示,该充电器主电路采用双管正激式变换器。其工作过程基本分成三个过程:能量转移阶段、变压器磁复位阶段和死区阶段。在能量转移阶段,原边的两个MOSFET管Q1、Q2都导通,能量从输入端向输出端转移。在变压器磁复位阶段,原边的两个快恢复二极管D1、D2都导通,使变压器绕组承受反相输入电压,从而实现变压器的磁复位。当变压器完全复位后,变换器工作在死区阶段,即原边无电流,副边通过D5、L3续流。
MOSFET的驱动部分采用带有隔离变压器的互补驱动电路,依靠隔直电容C6和变压器T2使MOSFET可靠导通和关断,抗干扰能力强。
MOSFET的驱动控制主要采用电流型脉宽调制控制器UC3844, 如图1所示,控制电路的V端连接到3844的电源脚。当充电器工作开始时,整流输出侧通过R1、C5给UC3844提供电源,使其启动,变压器T1开始工作,此时由副边绕组N3,稳压二极管W1、W2,晶体管Q3,R7及D3构成了串联反馈型晶体管稳压电路开始给3844提供稳定工作电源。其具体工作原理分析如下:当T1的副边供电绕组N3输出电压变大时,Q3的E端输出电压相应变大,由于B端的基准电压被W2稳住不变,故晶体管的基极电位Ub也不变,那么基-射极电压Ube将减少,从而Ib减少,管压降Uce增大,又让Q3的E端输出电压相应减小,故E端的输出电压保持不变。如果N3输出电压变小时,调节过程与上述正好相反。
控制电路组成
控制电路主要由电流型脉宽调制控制器UC3844和可调基准电压源TL431组成。
UC3844具有电压环和电流环双闭环控制性能,其内部方框图如图2所示,其引脚共有8个,第2脚是电压反馈端,将取样电压加至E/A误差放大器的反相输入端,与同相放大器的2.5V基准电压进行比较,产生误差电压。利用内部E/A误差放大器可以构成电压环。第3脚是电流反馈端,电流取样电压由第3脚输入到电流比较器。利用第3脚和电流比较器可以构成电流环。第1脚是补偿端,外接阻容元件以补偿误差放大器的频率特性.UC3844的振荡工作频率由4脚和8脚之间的所接定时电阻Rt以及4脚和地之间所接的定时电容Ct设定。
图2 UC3844脉宽调制器内部方框图
其中利用TL431稳压的性能代替UC3844中的E/A误差放大器的功能,实现电压闭环控制,这样可以提高系统的动态响应,同时采用了光耦隔离技术,使整个反馈系统更安全可靠。内环依然通过UC3844的电流测量脚和内部电流测定比较器构成电流环。考虑到过流对系统的影响,在电压环(外环)调节的输出端,即电流环(内环)调节的给定端,进行幅值限定,
如图5所示,R15就是分流限幅作用。控制电路的工作原理分析如下:当F端电压升高时,取样电压UREF也随之升高,使UREF》 Uref,比较器输出高电平,使VT导通,TL431分流增加,从而使F端电压回落。同时电流环也在起作用,TL431分流增加,即光耦发光加强,感光端得到的反馈信号就越大,UC3844根据这个反馈信号,调节驱动信号的占空比,使F端电压回落。当F端电压减少时,调节方式正好相反。这样循环下去,从动态平衡的角度来看,系统输出电压趋于稳定,达到稳压的目的。
图5 控制电路