基于UC3844的多路输出双管正激电源设计

1 引言
在中等容量的开关电源中，双管正激变换器有比较明显的优势，它克服了单管正激变换器开关管电压应力过高的缺点，而且不需要特殊变压器磁复位电路。更重要的是，与全桥变换器和半桥变换器相比，其在结构上有抗桥臂直通的优点，因此已成为应用最为普遍的电路拓扑结构。本文设计了一种采用UC3844控制的多路输出双管正激开关电源。UC3844是一种电流调制的PWM控制器，实现电压电流双闭环控制，芯片内阻较大(30k)，启动电流小（小于1mA），因此在高压输入时仍然可以使用大电阻分压来进行启动，直接采用变压器输出端反馈，控制电路简单，电路输出采用LM350调整电压精度。
2 变换器工作原理
本文设计的变换器输出功率200W，工作频率50kHz，工作范同400V~600V，输出4路分别为24V、±12V和5V。
图1是变换器的原理图，主电路是双管正激变换器，开关管Ql和Q2同时导通，能量通过高频变压器传输到输出侧，经整流输出给负载；开关管关断时，变压器能量通过续流二极管D1和D2回馈到输入端，变压器磁芯复位。
Q1和Q2采用功率MOSFET作为功率开关管。开关管与瞬态电压抑制器(TVS)并联，可靠保护开关管。R3、C2、D9构成高频变压器原边缓冲电路，用以限制开关管漏极因高频变压器的漏感而可能产生的尖峰电压，D9选用超快恢复二极管，恢复时间为75ns。变压器原边的直流输入电压、原边绕组的感应电压以及由变压器的漏感而产生的尖峰电压，三者叠加在一起，其值可能超过MOSFFET的额定电压，所以必须在开关管的DS极增加钳位电路和吸收电路，用以保护功率MOSFET不被损坏。R1、R2、C1、D3与R4、R5、C3、D4构成了两个开关管的缓冲电路，D3和D4选用超快恢复管，其最大反向耐压值为700V，恢复时间为30ns。
输出部分采用半波加续流二极管整流，二极管选用超快恢复MUR820，额定值为8A/200V，恢复时问为30ns。
3 控制电路的设计
UC3844电流PWM模式集成控制芯片广泛用于中小功率的DC-DC开关电源，UC3844内部主要由5.0V基准电压源、振荡器、降压器、电流检测比较器、PWM锁存器、高增益E/A误差放大器和用于驱动功率MOSFET的大电流推挽输出电路等构成，启动/关闭电压阀值为16V/10V，输出最大占空比为50％，工作频率0~500kHz，驱动能力达±1A。
UC3844典型外围电路如图2所示。UC3844的内阻大约30k，它的启动电压可以由主电路输入电压经过R1、R2、R4、R（芯片内阻）分压而得到，由图2可以知道，A点电压的计算公式为：

UC3844的启动电压为16V，式中R=30k，R2=20k，R4=4.7k，可计算出，当R1=300k时，VCC=400V电路开始工作。UC3844启动时电流不到1mA，启动过程中电阻R1所消耗的功率大约为：
PR1=I2×R1=(10-3)2×300×103=0.3W
在双管正激变换器中，两开关管是同步的，因此采用变压器分两路来同时给开关管驱动信号，接线如图3所示。UC3844正常工作时的电源和电压反馈由主变压器的反馈绕组提供；除此之外，通过小电阻对开关管电流进行采样，作为UC3844的电流反馈信号。UC3844输出驱动脉冲为15V，输出电流可到1A，考虑到变压器及元件的压降，变压器设计为升压型，变比为16∶18，输出端采用15V稳压管对驱动信号进行稳压。