基于UC2845单端正激式开关电源设计

158无线互联科技·技术应用基于UC2845单端正激式开关电源设计李祥洪浩邱力军(西京学院控制工程学院，陕西西安710123）摘要：本文论述一种采用UC2845为控制芯片的开关电源，介绍了正激式变压器的工作原理，并给出相关设计电路。关键词：UC2845；单端正激；开关电源作者简介：李祥（1990.11-），男，西京学院控制工程学院，研究生。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管占空比来维持稳定输出电压的一种电源，其中高频开关式直流稳压电源具有效率高、小型化、输出稳定、高可靠性等突出优点，在工业设备、军工装备、科研仪器、LED照明等领域得到广泛应用。1UC2845芯片UC2845是一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片，为设计人员只需最少的外部器件就能获得成本效益高的方案。该集成电路的特点包括可微调的振荡器、可精准控制占空比、参考欠压锁定、高效益误差放大器、电流取样比较器和大电流图腾柱式输出，采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式，是驱动功率MOSFET的理想器件。2开关电源设计⑴系统参数及电路设计。本文设计的电路参数为:输入电压为市电220V/50HZ,输出电压为直流5V/40A,工作频率50～100KHz。整个电路由EMI滤波电路、整流滤波电路、高频变压器、电流检测和反馈补偿电路等几部分组成，其原理图如图1所示：⑵单端正单端正激式变压器原理。本文采用单端正激式。所谓单端，是指高频变压器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧，磁同单向变化。所谓正激，在开关功率管导通时，后级整流二极管D2导通，依同名端工作关系，初级线圈上的电能通过磁芯耦合传输给次级绕组，并通过后级整流二极管传递到输出端；在开关功率管关断时，续流二极管和储能电感构成放电回路，继续对负载供能。⑶UC2845外围电路设计。振荡器频率由接在UC2845的4脚上的电阻R20和电容C12决定，振荡器频率为：f=1.72/(R20*C12),假若工作频率小于20KHz进入音频范围，则噪声较大，纹波增大;若开关频率较高时，开关损耗增大，系统效率降低，且电路对EMC的要求增大。因此确定工作频率时要折衷考虑，R20选值为4.7K，C12选值为2.7nF,输出开关频率为图1电路原理图67.8KHz。为了降低功耗，UC2845采用两条供电电路，一条是启动时通过R7、R8、R9供电，另一条是启动后辅助电源供电。由于电源正常工作情况下的驱动电流很大，所以由变压器分一个绕组进行供电，可以降低功耗，C5起储能和滤波作用，因为UC2845的瞬态驱动功率较大，所以C5取值就比较大为100uF，R7、R8、R9为3个470K电阻并联。⑷EMI滤波电路。为减小体积、降低成本,一般采用简易式单级EMI滤波器,能有效抑制开关电源的电磁干扰，L1、CX1和CX2用来滤除共模干扰,CY1和CY2滤除差模干扰。R1、R2为泄放电阻,可将电容上积累的电荷泄放掉,避免因电荷积累而影响滤波特性，断电后还能使电源的进线端L、N不带电,保证使用的安全性。⑸反馈电路设计。过流保护电路是由R21、R22、R23以及C11组成。R22、R23上的电压反映了电流瞬时值，当开关电源发生过电流时，Q1漏极的电流会增大,URS会增大，URS接入UC2845的保护输入端3脚，当URS=1V时，UC2845芯片的输出脉冲将关断。通过调节R21和R22、R23分压比可以改变开关管的限流值，实现电流瞬时值的逐周期保护比较，属于限流式保护。输出电压通过稳压器TL431和光电耦合器PC817C反馈到UC2845的2脚，调节分压电阻R34、R35和R37，可以调节输出电压，达到较高的稳压精度。当输出电压稳定时，UC2845的2脚电压Vfb=2.5V，故Ic=2.5V/1k=2.5mA,由PC817C的特性图表知If=2mA。根据经验，If一般取2―20mA，R38一般选取几百欧，另外，TL431的正常工作电流为1-100mA，Iref=2uA，通常让IR35≥100Iref=0.2mA，则R7≤2.5V/0.2mA=12.5K,以忽略Iref，但分压电阻也不宜取得太小，以免功耗过大，R37并在R35上，是为了输出满载时，调整输出电压。⑹设计技巧。吸收回路的设计：变压器一次侧两端、辅助绕组整流二极管两端、输出整流二极管两端和续流二极管两端均设计有相应的RC吸收回路，避免过高的尖峰击穿管子和烧坏电路器件。输出电容的均流问题：因为输出的40A电流，由输出电容提供，为使各输出电容提供的电荷尽可能相等，PCB布线采用输出电容均流的布线技巧。3小结在开关电源的设计中，UC2845是整个变换器的关键部分，其核心是PWM控制单元，为设计人员只需最少的外部器件就能获得成本效益高的方案。并且高频开关电源变压器和滤波电感可以实现开关电源小型化、轻量化、提高可靠性的关键。[参考文献][1]谢自美.电子线路综合设计[M].华中科技大学出版社.2008.[2]张占松,蔡宣三.开关电源的原理与设计[M].电子工业出版社.1998.[3]何希才.新型开关电源设计与应用[M].科学出版社出版.2001.基于UC2845单端正激式开关电源设计作者：李祥，洪浩，邱力军作者单位：西京学院控制工程学院,陕西西安,710123刊名：无线互联科技英文刊名：wuxianhuliankeji年，卷(期)：2014(12)引用本文格式：李祥.洪浩.邱力军基于UC2845单端正激式开关电源设计[期刊论文]-无线互联科技2014(12)