UC3843应用电路

UC3843应用电路
DC/DC模块已被广泛应用于铁路通信、微波通讯、工业控制、舶电子、航空电子、 地面雷达、消防设备和医疗器械教学设备等诸多领域,其中
有许多应用场合需要多路输出,如在单片机智能控制器中,单片机供电需要5V而运放通常需要12V在设计多路输出时,有许多地方和单路输出不同,既要考虑变压器管脚限制、多副边变压器设计、各路的稳压电路实现,又要考虑每路轻载及满载的负载调整率,以及负载的交叉调节特性等。本文将通
过一个给单片机智能控制器供电的15W三路模块电源的设计实例来详细说明多路输出模块电源的设计。 1多路输出开关电源原理图 模块电源的工作原理
本文针对单片机主板供电电源所设计的多路输出开关电源如图1所示,其中电感L201 L202L203是耦合电感,L204是偏置绕组,由于变压
器管脚限制,取自耦合电感。
电源工作原理如下:电路采用单端正激变换电路,当变换器接通电源时,输入直流电压经由电阻、12V稳压管D601和三极管Q601Q602组成的电路稳压降压后, 启动UC3843进入正常工作,偏置绕L204的供电电路开始工作,输出经A4C601整流及滤波后输出12V电压,高于自供电电压,使二极管A4反偏,启动电路停止工作。变换器进入正常工作后,电源依据PWM脉宽调制方式工作,次级绕组的输出经过二极管整流以及电容器和电感器组成的LC型滤波器滤波后,产生所需的各路输出直流电压。+5V的输出电压由电阻器R402R406分压后,与可编程稳压源TL431(U3中的2.5V参考电压比较,然后通过光耦合器U2反馈到UC38432脚,控制脉冲的占空比,
稳定5V输出。耦合电感L202L203实现+/-12V 两路稳压。过流保护电阻R101R102检测到开关管的过流信号,送入38433脚,封锁UC3843的输出信号,实现过流保护。 设计方案选择
DC/DC模块电源以中小功率为主,功率大都在150W之下,采用的电路拓扑以反激和正激电路为主,有时也采用推挽电路,电源要求体积小,设计时全
部采用贴片元件。本模块的主控芯片采用UC3843
对于多路输出,如果每路输出电压精度要求高,则每路都应设计自己独立的闭环稳压回路。如果只有一路是重要的负载,其他路负载较轻,并对于输出电压精度要求不是很严格,则只需给重要负载所在回路加反馈控制回路。本模块的三路输出中,由于5V输出是比较重要的负载,输出电流最大(2A,12V是运算放大器供电电源, 允许电压1~2V范围变化,电流较小(0.25A,所以只在5V主路所在回路加稳压电路,+/-12V附路的稳压性能靠耦合 电感实现。
单路输出时,滤波电感采用独立电感,但对多路输出,输出滤波电感不能采用独立电感,而采用耦合电感,将三路的输出滤波电感共同绕在一个磁芯上。这是由于只有5V主路受控,使得5V输出电压输出特性较好,而+/-12V两路较差,如果用独立电感,会产生以下问题:首先是交叉调节问题,即主路或附路的负载变动应起附路的附路的输出电压波动的问题;其次各路输出有自己的滤波器,谐振点不同,变换器只一路受控,由于谐振频率点的
高阻抗特性,引起闭环环路增益下降和相移,对电流型控制回路影响特别严重。采用耦合电感,可降低制造成本,减小电源体积,满足体积要求。
UC3843外围电路设计 开关频率选择
本电源设置开关频率为250kHzUC3843工作频率可达500kHz
4脚是RT/CT锯齿波振荡器的定时电阻和电容的公共端,对于UC3843
k Hz 启动电路设计
直流电压经电阻、12V稳压管D601和三极管Q601Q602组成的电路降压稳压后,UC3843提供启动电压。启动电压高于8.4VUC384 3才能工作,如果启动电压低,则可通过调整R601R602的阻值来实现9.6V的启动电压。 过流保护电路设计
R101R102为过流检测电阻,阻值较小,以降低电阻上的损耗。检测电压送入UC38433脚,高于1V时,过流保护电路工作,使6脚停止
输出矩形波,电路停止工作。此外还可利用UC38431脚电压低于两个二极管压降时UC3843即关闭的特性给电源加上遥控端。 反馈误差放大器设计
R302R303构成积分型调节器,两者的比例关系影响系统的动态特性。改变它们的比值可以改变UC3843电压误差放大器的放大倍数,对于一定的反馈电压量,可使PWM调节器的输出脉宽不同,从而影响输出电压调节幅度,即影响指标中输出的动态响应调节幅度。积分器的电容C305的大
小影响系统的调节速度,即影响指标中输出的动态响应时间。 高频变压器的设计
高频变压器磁性材料选择的标准为高饱和磁感应,低剩磁。多路输出变压器一般要求有较大的窗口面积,DC/DC模块电源可选用FEY型、FEE型、EUI型等,对于正激电路,理论上变压器初级需有复位绕组Nr,这里考虑到变压器脚位的问题,选取高饱和磁感应强度的磁材,而去掉复位绕组,这样使
每次磁性都在磁化曲线的下部工作,避免磁芯饱和。
考虑高温时饱和磁感应强度Bs会下降,同时为降低高频工作时
的磁芯损耗,工作最大磁感应在一般选择为2000~2500Gs这里选取高饱和磁感
应强度的磁材RM2.2KD,饱和磁感应强度为440mT 根据厂家给出的磁芯材料手册给出的输出功率与磁芯尺寸的关系。这里选用了FEY15.3磁芯,其有效截面积为182mm2 经计算,绕组匝数如下:原边N116匝,5V主路变压器的副N24, +12V附路变压器的副边N310匝,-12V附路变压器的副边N 410匝。
绕制时由于原边、主路副边电流较大,为减小漏感,分别采用双线并绕法,及三线并绕法。 输出耦合电感设计
在采用一路受控,其余两路依靠耦合电感稳压的控制方式时,了把辅助输


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