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基于UC3844的低壓大電流開關(guān)電源設(shè)計(jì)(2)

2011年09月22日 10:30 本站整理 作者:網(wǎng)絡(luò) 用戶評(píng)論(0

3  電路的設(shè)計(jì)

  所設(shè)計(jì)的電源參數(shù)如下:輸入電壓為50(1±10%)V,輸出電壓為3.3V,電流為20A,工作頻率為100kHz。

  采用的主電路拓?fù)淙鐖D1所示。由于有源鉗位采用的是FLYBACK型鉗位電路,它的鉗位電容電壓為:

 


  所選用的控制IC芯片為UC3844,它的最大占空比為50%,所以電容上的電壓最大為Vin,電容耐壓為60V以上,只要選取足夠大即可保證電路能正常工作,本電路所選取的鉗位電容為47μF/100V。

  有源鉗位管S1的驅(qū)動(dòng)必須跟變壓器原邊的地隔離開,而且S1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)必須跟開關(guān)管S驅(qū)動(dòng)信號(hào)反相,使用UCC3580可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)管子的驅(qū)動(dòng),可是這個(gè)芯片并不常見,因而這里選用UC3844跟IR2110組合。UC3844出來的控制信號(hào)用來作為IR2110的低端輸入,其反相信號(hào)作為IR2110的高端輸入,IR2110的高端驅(qū)動(dòng)通過內(nèi)部自舉電路來實(shí)現(xiàn)隔離。這樣,我們就達(dá)到了驅(qū)動(dòng)兩個(gè)開關(guān)管的目的。

  在輸出整流電路中,當(dāng)續(xù)流二極管(即SR的反并二極管)受正向電壓導(dǎo)通時(shí),應(yīng)及時(shí)驅(qū)動(dòng)SR導(dǎo)通,以減小壓降和損耗。但為了避免SR與SR1同時(shí)導(dǎo)通,造成短路事故,必須有“死區(qū)”時(shí)間,這時(shí)仍靠二極管D導(dǎo)通。SR的開關(guān)瞬時(shí)要與續(xù)流二極管的通斷瞬時(shí)密切配合,因此對(duì)開關(guān)速度要求很高。另外,從成本綜合考慮,選用IRL3102。

  變壓器的設(shè)計(jì)跟一般正激式變換器變壓器設(shè)計(jì)差不多,只是要考慮同步整流管的驅(qū)動(dòng)。所選用的同步整流管的驅(qū)動(dòng)開通電壓為4V左右,電路輸出電壓為3.3V,輸出端相當(dāng)于一個(gè)降壓型電路,占空比最大為0.5,所以變壓器副邊電壓至少為6.6V。因?yàn)镸OSFET的柵-源間的硅氧化層耐壓有限,一旦被擊穿則永久損壞,所以實(shí)際上柵-源電壓最大值在20~30V之間,如電壓超過20V,應(yīng)該在柵極上接穩(wěn)壓管。

4  實(shí)驗(yàn)結(jié)果和波形分析

  開關(guān)管S1和S的Uds波形如圖3所示,RefA為S管壓降波形,50V/div,RefB為S1管壓降波形,50V/div。電路此時(shí)工作在Vin=60V左右,S1和S的開關(guān)應(yīng)力大概為120V,D=0.5左右。圖4為變壓器輸出電壓,也就是同步整流管SR1和SR的驅(qū)動(dòng)信號(hào),正的部分為SR的驅(qū)動(dòng)信號(hào),負(fù)的部分為SR1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。實(shí)驗(yàn)所得波形和分析的波形基本吻合,只是在開關(guān)轉(zhuǎn)換瞬間,電壓有小尖峰,這是由電路的雜散參數(shù)引起的。該電路的工作效率經(jīng)過測(cè)量大約在90%左右,基本達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。

 


圖3  開關(guān)管S和S1的uds波形

 


圖4  同步整流管的驅(qū)動(dòng)波形

5  結(jié)語

  3.3V/20A的開關(guān)電源的設(shè)計(jì)表明,有源逆變加同步整流電路用在低壓大電流的正激式電路設(shè)計(jì)中,不加PFC電路時(shí),能夠取得很高的效率。

 

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