基於UC3846的24V/24V直流隔離電源

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基於UC3846的24V/24V直流隔離電源

發表於 2018-01-26 11:31:20

1、UC3846的內部結構功能

UC3846是Unitorde公司推出的電流脈寬調製晶片，該調製晶片雙端輸出，能直接驅動雙極型功率管或場效應管（MOSFET），其主要優點是功能齊全，自動前饋補償，強大的帶載響應特性，欠壓保護，軟起動，終端鎖機保護。外圍控制電路簡單，工作頻率高達500kHz.它適合於的100~3OOW的穩壓電源，最高的輸人電壓為40V，有自我保護功能。其內部的結構框圖如圖1所示.UC3846內部電路主要包括：振蕩器電路、電流測定放大器、誤差反饋放大器、基準電壓源、過壓保護電路和欠壓鎖定等電路.UC3846的引腳及其功能如表1所示。

圖1  UC3846內部結構圖

表1  UC3846引腳功能表

2、系統設計

系統結構框圖如圖2所示，車載電源24V，經過輸人濾波電路、隔離變壓器、功率變換器、整流濾波電路，最後得到24V輸出電壓。圖3為本系統的控制系統的結構框圖，系統採用電流、電壓雙閉環，反饋電壓與參考電壓通過比較器產生外環輸出的誤差電壓Ue經過PI控制器運算，結果作為內環PI控制器的基準，雙閉環提高隔離電源的性能。

圖2  隔離電源系統結構框圖

圖3  隔離電源的雙閉環控制框圖

2.1、系統的主電路設計

系統主電路（見圖4），輸人濾波L1、C2，功率開關器件Q1、Q2，整流器D1、D2，輸出濾波器L3、C28、C29和主變壓器Tl構成推挽正激式系統主電路。當開關管Q1與Q2、副邊快恢復二極體D1與D2開通和關斷時，開關管、副邊快恢復二極體兩端都會出現很大的正向和反向振蕩波形，由R53、C32、R54、C31、R43、C24、R42、C23組成吸收電路保護，可有效抑制這種振蕩波形現象.L01為霍爾元件，採樣直流電流。

2.2、驅動電路設計

本系統中採用脈衝變壓器來驅動MOSFET管。脈衝變壓器具有體積小，價格便宜，不需要額外的驅動電源.MOSFET管容量較小時，UC3846的腳n和腳14可以直接驅動脈衝變壓器。其驅動電路如圖5所示.MOSFET管的柵極驅動電路必須能輸出電流，同時為了提供柵極反向電壓，驅動電路必須能從柵極取出電流。當BOUT為高電平時，D2導通，為MOSFET管的柵極提供電流，MOSI管導，Q3三極體基極為高平，不導通;當BOUT為低電平時，D2不導通，MOSI管關閉，Q3三極體基極為低電平，導通，為MOSFET管的柵極電流洩放;同理，另一路MOSFET管按同樣方式通斷。

圖4  系統的主電路圖

圖5  MOS管的驅動電路

2.3、系統的控制電路設計

（1）系統軟起動。圖6為系統的控制電路。系統通電，晶片開始工作，但晶片UC3846的11和14脈衝輸出腳不會立即發出10V左右的電壓，使MOS管完全導通脈衝。因為它受到晶片1腳的限制，V1通電，晶片2腳輸出5.1V的基準電壓，通過R52給C12充電，使1腳的電壓緩慢上升，同時晶片n腳和14腳的脈衝電壓開始上升，脈衝的電壓和Vl比較接近。軟起動的作用是減小開關管的開機損耗。

圖6  隔離電源的控制電路圖

（2）開關頻率的確定。圖6中，AOUT、BOUT是UC3846的輸出功率器件的開關信號。信號AOUT、BOUT經過高頻變壓器放大後驅動功率器件MOSFET.UC3846的振蕩器頻率由外接阻容RT、CT決定（9腳、8腳）.c：的充電電流由內部恆流源所提供.MOSFET的開關頻率可按式（1）來近似計算：

大於100pF的電容，C：即為圖6中C12，取值102瓷片電容。

（3）死區時間的確定。為了防止兩路開關管的互通，還要設定兩路輸出都關斷的「死區時間」.CT上的電壓為一個鋸齒波，其下降時間即為死區時間，按式（2）閣確定其死區可設10置時間：

3、實驗與結論

圖7  斜坡補償圖（UC3846八腳）波形

圖8  MOS管驅動電壓波形

按照以上的設計思路研製了隔離變換器，輸人為DC24V，輸出為DC24V，功率為240W的直流隔離變換器，系統具有輸人過、欠壓保護，直通保護、輸出過流保護。圖7為通過補償網絡後的圖形，圖8為通過變壓器功率放大後的MOS管驅動圖形，該產品已在安徽明光浩森公司生產的消防車上使用。實際應用結果證明，該隔離電源具有較好的穩定性和隔離效果.

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