一種數(shù)控可調開關電源的設計
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
2．2 控制部分供電電路設計
控制部分供電主要分為UC3842供電以及單片機系統(tǒng)供電。這里僅介紹UC3842的供電。
在以往的經典設計中，UC3842的供電通常分為啟動供電和自饋供電兩部分。啟動供電是電源剛開機時由市電整流、電阻限流后提供給UC3842一大于16V的電壓。UC3842一旦開始穩(wěn)定工作，啟動供電電路就基本停止工作轉由自饋線圈直接提供15V左右電壓的供電。
本設計中，由于輸出電壓變化較大，導致自饋線圈輸出電壓變化范圍也比較大，不能直接作為UC3842的供電電源。在設計過程中筆者對如圖3所示的兩種方案進行了測試，發(fā)現(xiàn)均能滿足設計要求。
其中圖(a)先通過變壓器將220V交流電變壓為一低電壓，然后整流、濾波得到25V直流電壓。在開機時，25V直流電壓經TL431穩(wěn)壓到17V；單片機檢測到UC3842正常工作后，通過程序改變數(shù)字電位器R8的阻值，使TL431輸出電壓穩(wěn)壓到15V。
圖(b)電路中，UC3842的啟動供電很常見，不做詳細說明。UC3842正常工作后，自饋線圈N3產生17～34V的電壓。由于自饋電壓變化很大，限流電阻R5無法選取滿足TL431在所有自饋電壓范圍內工作。在自饋電壓較高時TL431將該電壓變換為15V后供電給UC3842 自饋電壓低至TL431不能實現(xiàn)穩(wěn)壓時，由電阻R5和R6、R7分壓后給UC3842供電。
由上文可知，圖3(a)電路需要單獨的變壓電路以及整流電路，電源的體積、重量都較大；(b)電路需要增加一個副邊繞組，變壓器結構較復雜，同時漏感也相應增大?？偟膩碚f(b)電路更適合本設計。但是如果繼續(xù)增大輸出電壓的調整范圍，或電源輸出最大電壓和最小電壓的比值m很大時，可以看出來自饋繞組的電壓變化范圍為17V～m×17V。此時很難找到合適的穩(wěn)壓器件為UC3842提供工作電壓，此時(b)電路將不再適用。
2．3 高頻變壓器設計
高頻變壓器的設計是開關電源設計的核心。假定變壓器副邊效率為典型的85％，則查表選取西門子N27硅鐵氧體E55型磁芯。
電流臨界連續(xù)原邊電感值為：
其中，Uinmin為變壓器原邊最小直流電壓，本設計中Uimnin=200×1．3=260V；Ts為開關周期，本設計選擇Ts=33μs：Tonmax為開關管一周期內導通的最大時間，本設計中Tonmax=15 μs；Pomin為輸出最小功率，本設計中Pomin=3×15=45W；η為變換效率，本設計中假定η=85％。則Lpmin=4．4μH。
高頻變壓器原邊繞組最少匝數(shù)為：
其中△Bac為最大ac磁通密度，根據查表以及經驗選擇△Bac=0．220T；Ae為磁芯最小橫截面積，查表知Ae=353mm2。則Np(min)=50．2，在這里取原邊繞組Np為51匝。
其中Uo為輸出電壓，這里取最大值30V；UD為輸出整流二極管正向導通電壓，這里取0．7 V；Toffmin+Tonmax=Ts，這里Toffmin=18μs。則N2=7．22匝，通過驗證取8匝能達到很好的效果。
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