3845反激式开关电源设计

1、基于 UC3845的反激式开关电源设计时间： 2011-10-28 21:40:13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 UC3845 。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MO

2、SFET 的理想器件。1 UC3845 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 1 UC3845 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：

3、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（ 2.5 V ）进行比较， 调整脉宽。3 脚：电流取样输入端。4 脚：R T/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： V ref ， 5V 基准电压，输出电流可达50mA.2 设计方法如图 2 为基于 U C3845 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

4、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1 44V 以上时， U C3845 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

5、电流会随着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MOSFET管的开通增至100mA左右。该电流由启动电容在启动时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 U C3845 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，干扰，引成电路不稳定。4 ）占空比

6、 DVcc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UC3845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V ref （ =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

7、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=-54kH

8、z.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 =RS i. 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，

9、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，如图分。 2 脚和 1 脚间接一个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RC 网络进行环路补偿。取R 11=150kQ,C11=1

10、00PF.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UC3845b部监测电压输入端，当由于某种原因，输出回路电压升高时，电平，使 PWM外部监测电压输入端大于 2.5V, 误差比较器输出小于的占空比减小， 输出回路电压减小。如果对主回路输出2.5V, 结合电流取样比较输入电压，PWM 输出为低5V 电压的精度有要求。应采用反馈电路由光耦PC817 、 TL431 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TL43 l 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，UC