基于UC3844的低压大电流开关电源设计

3 电路的设计

　　所设计的电源参数如下：输入电压为50(1±10％)V,输出电压为3.3V,电流为20A,工作频率为100kHz。

　　采用的主电路拓扑如图1所示。由于有源钳位采用的是FLYBACK型钳位电路，它的钳位电容电压为：

　　所选用的控制IC芯片为UC3844，它的最大占空比为50％，所以电容上的电压最大为Vin，电容耐压为60V以上，只要选取足够大即可保证电路能正常工作，本电路所选取的钳位电容为47μF/100V。

　　有源钳位管S1的驱动必须跟变压器原边的地隔离开，而且S1的驱动信号必须跟开关管S驱动信号反相，使用UCC3580可以实现两个管子的驱动，可是这个芯片并不常见，因而这里选用UC3844跟IR2110组合。UC3844出来的控制信号用来作为IR2110的低端输入，其反相信号作为IR2110的高端输入，IR2110的高端驱动通过内部自举电路来实现隔离。这样，我们就达到了驱动两个开关管的目的。

　　在输出整流电路中，当续流二极管（即SR的反并二极管）受正向电压导通时，应及时驱动SR导通，以减小压降和损耗。但为了避免SR与SR1同时导通，造成短路事故，必须有“死区”时间，这时仍靠二极管D导通。SR的开关瞬时要与续流二极管的通断瞬时密切配合，因此对开关速度要求很高。另外，从成本综合考虑，选用IRL3102。

　　变压器的设计跟一般正激式变换器变压器设计差不多，只是要考虑同步整流管的驱动。所选用的同步整流管的驱动开通电压为4V左右，电路输出电压为3.3V，输出端相当于一个降压型电路，占空比最大为0.5，所以变压器副边电压至少为6.6V。因为MOSFET的栅－源间的硅氧化层耐压有限，一旦被击穿则永久损坏，所以实际上栅－源电压最大值在20～30V之间，如电压超过20V，应该在栅极上接稳压管。

4 实验结果和波形分析

　　开关管S1和S的Uds波形如图3所示，RefA为S管压降波形，50V/div，RefB为S1管压降波形，50V/div。电路此时工作在Vin=60V左右，S1和S的开关应力大概为120V，D=0.5左右。图4为变压器输出电压，也就是同步整流管SR1和SR的驱动信号，正的部分为SR的驱动信号，负的部分为SR1的驱动信号。实验所得波形和分析的波形基本吻合，只是在开关转换瞬间，电压有小尖峰，这是由电路的杂散参数引起的。该电路的工作效率经过测量大约在90％左右，基本达到设计的要求。

图3 开关管S和S1的uds波形

图4 同步整流管的驱动波形

5 结语

　　3.3V/20A的开关电源的设计表明，有源逆变加同步整流电路用在低压大电流的正激式电路设计中，不加PFC电路时，能够取得很高的效率。