基于改进启动回路的反激式开关电源设计

1 前言

开关电源具有高效率、低功耗、体积小、重量轻等显著优点，现已成为稳压电源的主流产品。本文以电流型PWM控制芯片UC3844B设计了一种高效的单端反激式、4路隔离输出的辅助电源系统,并针对传统启动回路中直流母线侧能量浪费的缺点，设计了一种新型控制芯片启动回路。实验结果表明，设计的单端反激式开关电源具有良好的工作性能，改进型启动电路能够有效缩短启动时间，提高了电源效率。

2 UC3844B芯片介绍

UC3844B是一种高性能固定频率电流模式的PWM控制集成电路芯片。该集成电路的特点是：具有震荡器、温度补偿参考、高增益误差放大器、电流取样比较器和大电流图腾柱输出，是驱动功率MOSFET的理想器件。其内部结构及管脚图如图1所示[1]。

图1 UC3844B内部结构及引脚图

具有8脚双列直插封装的UC3844B芯片各引脚功能如下：1脚(COMP)是误差放大器的输出端，用于环路补偿;2脚(UFB)是误差放大器的反相输入，通常通过一个电阻分压器连接至开关电源输出;3脚(ISEN)是电流取样端，通常在功率开关管的源极串联一个小电阻作取样电阻，当取样电阻上的电压超过给定值时，UC3488B就关闭输出端;4脚(RT/CT)是振荡器，该引脚是外部定时电阻RT与定时电容CT的公共端，通过将电阻RT连接至8脚Vref以及电容CT连接至地，使振荡器频率和最大输出占空比可调，工作频率可达500kHz;5 脚(GND)是控制电路和电源的公共地;6 脚(OUT)是推挽输出放大器的输出端，该输出可直接驱动功率MOSFET的栅极，具有拉电流和灌电流的双向驱动能力，峰值电流高达1.0 A。 7脚(Vcc)是电源输入端;8脚(Vref)是参考输出引脚，它经过电阻RT向电容CT提供充电电流[2]。UC3844B还包括过压、欠压保护电路，当供电电源电压低于10V时，芯片停止工作。

3 开关电源原理及设计

3.1 开关电源的工作原理

开关电源的工作原理图如图2所示[3]。刚启动时UC3844B所需的+16V工作电压由R2、C3电路提供。220V交流电经桥式整流和电容滤波，得到+300V直流高压，在经R2降压后接U2的7脚，利用C3的充电过程使U2逐渐升至+16V以上，从而实现启动。当开关电源转入正常工作后，辅助绕组上的高频电压经过VD2、C4整流滤波，作为芯片的工作电压。UC3844B属于电流控制型PWM，初级绕组上的电流在电流检测电阻R10上建立的电压，加至电流检测比较器的同相端，与反相端的误差电压作比较，进而控制输出脉冲的占空比。考虑到开关功率管关断的瞬间，高压变压器的漏感会产生尖峰电压，现利用TVS、D5、R3、C2组成吸收回路，对开关功率管起保护作用。电压反馈回路主要由稳压芯片TL431、光耦PC817A构成，反馈信号由+5V输出端取得，通过TL431的稳压与光耦的隔离作用后，送入UC3844B的电压反馈引脚，控制输出电压的稳定。