基于
UC3844的开
关电源驱动电路设计
孙湖黄泳均张立伟
(北京交通大学电气工程学院，北京
摘要
100044)
探讨了单端反激式变换器的基本原理，介绍了一种基于uc3844的开关电源驱动电路
设计，给出了具体的电路分析，利用Multisim7进行了仿真，最后给出了实验验证结果。
关键词：uc3844；Multisim；单端反激式；开关电源；驱动电路
riVeCircuitforSwUC3844-basedDerSupplyitchingPow
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(SchoolofElectricalEngineering，BeijingJiaotongUniVersity，Beijing100044)
Abstract
Aswitching
powersupply
with
on
single-ended
nybackis
discussed，
inwhich
an
edUC3844isused．Basedintegratedchipnam
cii．cuitfbrtheswitchingpowerGiVeexperiments
ordslKeyw
on
thechip，thepaperprovidesdetaileddesignofdrive
ofsimulationbased
on
supply．Theprocess
Multisim7isintroduced．
thedriVecircuitandtheresultproVethodisfeasible．esthatthem
UC3844；Multisim；
single—endedflyback；
switchingpowersupply；
driVecircuit
1
引言
目前，高频高效的开关电源已逐步取代了传统
波形示意图。
当高压开关管Q被PwM脉冲激励而导通时，直流输入电压施加到高频变压器T的原边绕组上，变压器原边电流屯，线性增大，同时变压器次级绕组上感应出的电压使整流管D反向偏置而阻断，电源能量以磁能形式存储在电感中。
当开关管Q截止时，原边绕组两端电压极性反向，副边绕组上的电压极性颠倒，使D导通，副边电流几线性减小，储存在变压器中的能量释放给负载。
单端反激式变换器通常采用加气隙来解决变压器磁芯的磁复位问题，因而可增大电源的输出功率，减少变压器磁芯损耗，进一步提高开关频率。此外，这种工作方式能较好地消除来自电网的干扰，降低输出纹波。所以它在开关电源的设计中得到了广泛应用。
D
E
的线性调节稳压电源，在生产、生活中得到了广泛的应用。广义地说，凡用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转换成另一形态的主电路都叫做开关变换器电路。其中，转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节的则称为开关电源。
开关电源一般由两部分组成：一是功率主回路，二是驱动控制电路。驱动控制电路的目的是，调节开关电源占空比，使输出电压基本上不随负载变化或不随输入电压变化而变化。这种方法实质上是对半导体功率器件的导通脉宽进行调节和控制，称为脉宽调制法(Pulse．widthModulation，缩写为PwM)。
本文主要利用脉宽调制式控制芯片3844设计单端反激式开关电源的驱动电路，同时提出了一种新型的闭环反馈稳压方法，给出了实际电路设计并进行了仿真及实验验证。
2单端反激式变换器
单端反激式变换器又称电感储能式变换器，图l和图2分别为其工作原理简图以及原边副边电流
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图l单端反激式变换器工作原理示意图
2008年第5期电鼍技燕l
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研究与开发
流为200mA，最大电流为lA，能直接驱动双极型功率管或VMOs管。控制器内部有5v精密基准电压，其启动电压为16V，关闭电压为lOV。6v的启动与关闭差值可有效防止电路在门限值电压附近工作时产生振荡。
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UC3844的最大的优点就是外围组件少，外电路装配简单，且成本低，适用于20—100W小功率开关电源的驱动电路设计。
图2单端反激式变换器原副边电流波形示意图3
UC3844的功能介绍
UC3844是一种单端输出电流型控制器，其内部
框图如图3所示。
1脚为补偿端子，外接RC网络可补偿误差放大器的频率响应。
2脚是电压反馈端，取样电压加在误差放大器的反相输入端，与2．5v的基准电压进行比较，产生误差电压。
3脚为电流检测输入脚，外接过流检测电阻，可构成过流保护电路，当3脚电压等于或高于1V时，电流检测比较器输出高电平，复位PwM锁存器，从而关闭输出脉冲。
4脚外接定时电阻和电容，用以确定振荡器的工
图3
uc3844的内部结构图
4驱动电路设计
开关电源驱动电路的设计如图4所示(含功率主回路)。功率主电路采用反激变换器的方式。变压器原边有两个绕组，TGlH是开关绕组，用于电能量的传输。TGlG是辅助绕组，用于辅助能量的提供，给驱动电路供电。此电路给UC3844提供16V的启动电压以及12V左右的正常工作电压。
作频率为f：j生。
。
q碍
5脚是地。
6脚为输出端，采用图腾柱式输出，输出平均电
图4开关电源电路图
70I电气技水2008年第5期
驱动电路主要由TL43l、TLPl8l、LF353、UC3844及一些外围电路组成。
开关电源的单路输出电压设计为15v。15v反馈电压经过分压电路，得到2．5V电压经过同向跟随器进入LF353的负输入端。同时，反馈电压经过TL43l稳压后接到LF353的正向输入端作为基准电压。根据LF353的特性，当检测到的电压和基准电压不同时，LF353的输出电压就会发生跳变。经过设计，当检测到的开关电源输出电压比15V小时，LF353输出高电平，光耦TLPl81截止；反之，当检测到值超过15V，LF353输出低电平，光耦TLPl8l导通。这里实际上给出了一种新型的闭环反馈稳压方法。
利用Multisim7对这部分电路进行仿真，LF353在不同反馈电压下的输出电压分别如图5和图6所示。
图5反馈电压小于基准值时LF353输出高电平
由图3和图4可知，UC3844管脚4连接的电容上的锯齿波先和内部参考电平进行比较，输出占空比
一样的PwM波，即锁存器“置位”信号。在“置
位”信号的下降沿，与非门被封锁，输出高电平。
呈。当光耦截止时，三极管}烹±罂瓷曼曼竺微警毪：薷妻警可见，驱动电路中，Q1也截止，给C3充电。
至篓愎妒信号。这信号为古电平时，输出信号
“”“连着电容积分过程的建立，输出信号的占空比
慢慢增大，使输出电压慢慢增长，相当于电压外环。
研究与开发
当反馈电压超过参考值时，光耦导通，将会给C3电容放电，其控制过程与上面所述相反，此时输出电压将降低。
因此，电压环是外环控制，电流环是内环控制。在输出补偿没外接的话，即相当于不加电压环时，只是内部1．0mA电流源提供的电流经R，2R分流，转变成电压量，并经1．0V稳压管，输入到电流检测比较器，这样建立的电流环在稳定状态时是占空比恒定的内环。当加入了电压环后，由电压量转变的电流参考值就会随着电压的变化而改变电流的参考值，这样相当于双环控制。
5驱动电路仿真
采用Multisim7对驱动电路进行仿真，结果如图7和图8所示。图7显示的是连接到UC3844管脚4的电容上的锯齿波电压。图8显示UC3844输出的高频脉冲波。
图7uC3844管脚4上的锯齿波电压
25kH：磊；猫弄巍蒹至≤淼图8
uc3844的输出的高频脉冲波
uc3844输出频率约为i辇弄
关管，幅值为12V，满足驱动功率管的要求·
(下转第80页)
2008年第5期电鼍技或I
71
研究与开发
5结论
本系统已经成功应用于许继集团研发的1．5Mw垂直轴风力发电机控制系统中的通信系统中，试运行表明，通信系统硬件设计正确，程序编写合理，数据传输实时准确。本系统的设计思路是根据垂直轴风力发电现场的实际控制要求提出的，这种通信模式，尤其是通过无线传输模块进行PLC之间的通信是一种新尝试，具有较高的工程应用价值，它不仅充分利用了无线传输模块和PLC各自的优点，提高了控制性能，满足了现场要求，适用于工作环境恶劣、干扰强但又要求较高控制精度的实时工业控制系统中。
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n
Micro
7
Power．西门子S7．200．LOG01．SITOP参
versionO．86．
考，Primary
作者简介
王全胜(1980一)，男，山东籍，硕士研究生，主要从事风力发电技术的研究。
宋建成(1957一)，男，山西籍，教授，博导，主要从事电力系统自动化、智能电器技术的研究。
姚为正(1967一)，男，湖南籍，博士后，高工，主要从事电力系统自动化、风力发电控制与并网技术的研究。
(上接第71页)
6实验结果分析
对开关电源驱动电路的设计进行实验验证，结果分别如图9、图10、图11所示。
uC3844启动后，芯片输出幅值为10．2V、频率为25kHz的高频脉冲送至功率管。开关电源的输出电压稳定在15V左右。
7结论
本文介绍了一种基于uC3844的开关电源驱动电路设计，给出了具体的电路和功能分析，并利用Multisim7对驱动电路进行了仿真，实验结果表明，这种驱动电路的设计是可行的。
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图9
uC3844输出至功率管上的高频脉冲
【l】
参考文献
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图11开关电源的输出电压
80I电鼍技摊2008年第5期
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