基于UC3846的新型开关电源的设计

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电源主电路的设计

　　在主电路中采用了移相全桥软开关电路，如图1所示。
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    在此电路中，输入为AC220V电压，经过二极管整流桥把交流电变成直流电，为了消除此直流电压的脉动，在设计时采用了π型滤波电路。后接一个移相全桥软开关电路，使功率管实现零电压零电流开通和关断，将电路在工作时的功率损耗减至最小。输出为±23V/15A和±200V/0.8A，总功率P=2×23×15＋2×200×0.8=1010W，因此，也可以称此开关电源为大功率开关电源</A >。
变压器的设计是该电源的一个关键部分，而常规设计采用一大堆繁杂的公式进行推导，运算量较大，难免造成结果错误。鉴于此，本文采用图表的方法对原、副边进行设计，并考虑开关管导通压降等实际情况进行适当微调。该变压器的具体设计如下。
　　
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+ F- r5 x( S9 d7 K　　式中：n1，n2为一、二次绕组的股数；
& A. _7 i  z+ l( H! `9 T" V电源全部毁掉。在这个开关电源中，我们采用了UC3846产生脉宽调制信号，用IR2110来驱动功率管，很好地避免了这个问题的发生。

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　　2 PWM产生电路　　由于UC3846能同时产生两路PWM的输出，用一块UC3846就可以来驱动两块IR2110，这给设计带来了很大的方便，这样也可以满足体积小的要求。UC3846的引脚及PWM产生电路如图2所示。

8 {/ o1 D$ c0 L! ^. G( d0 N" @. }　　图2中，UC3846的引脚13和15接40V电源，它所产生的PWM的频率用式（1）计算。

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, L! e4 \% K2 A3 q
　　UC3846产生的PWM信号由引脚11和14输出来控制IR2110，由2块IR2110来产生4个功率管的驱动信号。
电路的设计
7 @' T! F( L/ K4 \' ~+ e6 Q
/ B+ Q7 i) g- Z  j　　IR2110采用14端DIP封装，引出端排列如图3所示。
+ Y4 z; A- t* A
( ~% d" I5 [$ j! o# T　　它的各引脚功能如下：

+ k  I9 w% ?4 |　　脚1（LO）是低端通道输出；

+ j# ~" ?1 q+ Z0 A% d# Y; A　　脚2（COM）是公共端；
) H! N+ h7 D6 g3 C. n) {  l' W; f% s6 D
　　脚3（Vss）是低端固定电源电压；

2 A9 d3 r8 V. X　　脚5（Us）是高端浮置电源偏移电压；

$ P! U6 k0 a) g; \# i# Z' w　　脚6(UB)是高端浮置电源电压；

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4 |8 K5 Q0 c9 V　　脚7（HO）是高端输出；

　　脚9（VDD）是逻辑电路电源电压；

  B; n+ K; q1 r9 g3 |# f: s7 M　　脚10（HIN）、脚11（SD）、脚12（LIN）均是逻辑输入；
' W1 [8 v+ {* ]: }% u6 n! {3 p
& z# E& c( e. x# w+ q- r/ q　　脚13（Vss）是逻辑电路地电位端外加电源电压，其值可以为0V；

　　脚4、脚8、脚14均为空端。

　　它的功能原理图如图4所示。
2 h" x& |8 ?9 c8 r5 S& J和闩锁抗干扰CMOS工艺制作，具有独立的高端和低端输出通道；逻辑输入与标准的CMOS输出兼容；浮置电源采用自举电路，其工作电压可达500V，du/dt=±50V/ns，在15V下的静态功耗仅有1.6mW；输出的栅极驱动电压范围为10～20V，逻辑电源电压范围为5～15V，逻辑电源地电压偏移范围为－5V～＋5V。IR2110采用CMOS施密特触发输入，两路具有滞后欠压锁定。推挽式驱动输出峰值电流≥2A，负载为1000pF时，开关时间典型值为25ns。两路匹配传输导通延时为120ns，关断延时为94ns。IR2110的脚10可以承受2A的反向电流。

, e- n, p0 m* _, I8 n　　图5给出了IR2110在本设计中驱动全桥电路功率管的电路。IR2110的开通与关断传输延迟时间是接近匹配的（失配时间不大于10ns），开通传输延迟时间比关断传输延迟时间长25ns，这就保证了功率管在工作时不会发生重叠导通，为了更加安全起见，可在功率管的栅极上加一电阻与二极管网络（如图5中所示），这些电阻、二极管网络可进一步延迟功率管的导通而对其关断没有影响，这就相当于增加了死区时间。
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1 v6 @. K/ [4 f4 D0 S
- `, h* b) S+ L/ d1 {, Z/ r　　dp，dz为一、二次绕组的线径；
/ B$ k# L3 T6 q; Z  R
　　S0K0为磁芯窗口使用面积；
6 Z, X; w1 T/ B8 o, G- m' e4 A$ s
6 _" z& f) W; A" w- L　　Np，Nz为一、二次绕组的匝数。
2 D' o2 O# ?+ g( C! J0 H/ z- m
5 U0 {) Y+ F* P/ ^0 x+ ahttp://zhuanti.rongsheng.net/UploadFiles_4662/200609/200691410428876.jpgic(600,400) name=img border=0>
# _* T' c0 a, t8 r) P7 x; X
　　U1为输入直流电压；
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3 ^6 @. F3 L0 E+ v. I　　U1r为整流管压降；
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0 @* d/ n7 C+ J. U, z/ X　　U1T为每匝电压值；

* z8 E: t2 ^  T2 |' }$ _　　D为占空比，本设计D为0.6。

　　变压器的工作频率选100kHz，绕组的线径可以选为0.5mm。根据计算，变压器磁芯选EI－50型铁氧体磁芯，查电子变压器手册可知窗口使用面积为48.97mm2，每匝电压值为8.044V/匝。由此可得原边匝数为29匝，副边分别为6匝和45匝，经过实际的调试，最终确定为原边29匝，副边分别为5匝和44匝。在这种情况下，该开关电源运行良好。
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　　应用全桥电路，要特别注意上下两个功率管的直通问题，如果出现直通，功率管将烧毁，甚至整个