基于UC3846的全桥开关电源的设计

本文所设计的全桥拓扑的控制电路主要包括控制器、保护电路、电流反馈、电压反馈、驱动电路和辅助电源等。控制电路是开关电源的核心部分，它设计好坏对于开关电源的性能至关重要，电源的很多指标如稳压恒流精度、紋波大小、输入输出特性都与控制电路息息相关，同时由于主电路是全桥拓扑，在对控制电路进行设计时要釆取相应措施防止直通现象发生。下面将对控制电路各部分功能电路进行具体的设计和介绍。

采用UC3846作为控制芯片。该芯片采用大电流图腾柱式双端输出，输出峰值电流可达500mA，能直接驱动场效应管，内置精密带隙可调基准电压，高频振荡器，误差放大器，差动电流检测放大器，欠电压锁定电路以及开机软启动电路，具有自动关断功能。其主要优点是逐个电流限制、自动前馈补偿、欠压保护、终端锁机保护、较好的负载响应特性。外围控制电路简单，工作频率高达500KHZ。最高输入电压为40V，基准电压输出典型值为5.1V，其内部结构如图所示。

图 UC3846内部结构框图

图UC3846控制电路图

在大功率电路中，往往采用电流互感器检测电流，电流互感器检测不仅可以提高效率，同时还可以实现电气隔离，是比较理想的选择。基于上述，本文选择电流互感器检测初级电流。如图所示。

开关电源依靠电压反馈控制环路来保证在不同的负载情况下稳定输出电压，本文采用由精密电压调节器TL431和光电耦合器PC817构成的电压外环反馈电路，如图所示，TL431是一个具有良好热稳定性能的三端可调电压基准，通过外部两个电阻的不同比值就可以设定2.5~36V范围内的任何值，为了实现电源地和输出地的有效隔离，本文选择了具有良好线性度的光电稱合器做隔离。

驱动电路连接控制电路和主电路，是电源的重要组成部分，在主电路为高压供电的电路中，为了保证人身的安全和控制电路的良好运行，往往采用具有电气隔离功能的驱动电路。隔离的方法有两种：变压器隔离和光电耦合器隔离，采用变压器隔离的好处是不需要独立电源，延时较小，主要缺点是输出宽脉冲时，变压器容易饱和。光电隔离驱动电路，其优点是输出波形较好，缺点是需要独立的辅助电源供电。本文采用IR2110光电隔离驱动器，其结构如图所示，它的浮置电源采用自举升压电路，能够很好的实现控制电路主电路的互相隔离，同时具有体积小，速度快，结构简单，系统稳定性高等优点。

加入斜坡补偿电路的方法主要有两种，一种是将斜坡补偿信号加到误差放大器的反相输入端，从误差电压信号中减去斜坡补偿信号，如图所示。另一种是将斜坡补偿信号加到电流放大器的同相输入端，使电流检测信号加上斜坡补偿信号，如图所示。本文采用的是改进的第二种方法，如图所示。在振荡器和电流放大器的同相输入端接入电压跟随器，其作用是减小电流反馈对振荡电路的影响，同时可以提高振荡电路的抗噪声能力。

本文辅助电源采用三端集成器件TOP225构成的反激拓扑电源，如图所示，由于控制电路和驱动电路具有不同的接地位，为了有效地实现电气隔离，辅助电源采用两路输出设计，输出电压均为15V。其中VC为控制电路和防浪涌保护电路供电，VD为驱动电路供电。R1、D5、C6组成了RCD吸收电路，吸收开关管关断时产生的电压尖峰。