可多路独立供电的半桥DC/DC变换器的设计
前级的R808和R809与稳压管构成一个启动电路,触发UC3825开始工作后,由反馈输出OUT1自供电。PWM的调制波由R1和CT振荡产生,RT、CT一般按式(1)及式(2)选取。
RT=3V/{(10mA)*(1-Dmax)} (1)
CT=(1.6*Dmax)/(Rt*f) (2)
式中:f=80kHz,为所取的频率。
脚1(INV)、脚2(E/A)和脚3(HI)构成一误差放大器,做为电压反馈用,脚9(ILIM)为限流,脚8(SS)为软启动,脚11(0UTA)及脚14(0UTB)为输出驱动信号。从图3中可看出,UC3825功能比较全,外围电路简单,可有效减少PCB的布线与外围元器件,提高了系统的可靠性。
2.3 驱动电路
MOSFET的驱动可采用脉冲变压器,它具有体积小,价格低的优点,但直接驱动时,脉冲的前沿与后沿不够陡,影响MOSFET的开关速度。在此,采用了IR2304芯片,它是IR公司新推出的多功能600v高端及低端驱动集成电路,它具有以下优点。
1)芯片体积小(DIP8),集成度高(可同时驱动同一桥臂的上、下两只开关器件)。
2)动态响应快,通断延迟时间220/220 ns(典型值)、内部死区时间1000ns、匹配延迟时间50ns。
3)驱动能力强,可驱动600v主电路系统,具有61 mA/130mA输出驱动能力,栅极驱动输入电压宽达10~20V。
4)工作频率高,可支持100 kHz或以下的高频开关。
5)输入输出同相设计,提供高端和低端独立控制驱动输出,可通过两个兼容3.3v、5v和15v输入逻辑的独立CMOS或LSTFL输入来控制,为设计带来了很大的灵活性。
6)低功耗设计,坚固耐用且防噪效能高。IR2304采用高压集成电路技术,整合设计既降低成本和简化电路,又降低设计风险和节省电路板的空间,相比于其它分立式、脉冲变压器及光耦解决方案,IR2304更能节省组件数量和空间,并提高可靠性。
7)具有电源欠压保护和关断逻辑,IR2304有两个非倒相输入及交叉传导保护功能,整合了专为驱动电机的半桥MOSFET或IGBT电路而设的保护功能。当电源电压降至4.7v以下时,欠压锁定(UVL0)功能会立即关掉两个输出,以防止直通电流及器件故障。当电源电压大于5v时则会释放输出(综合滞后一般为0.3v)。过压(HVIC)及防闭锁CMOS技术使IR2304非常坚固耐用。另外,IR2304还配备有大脉冲电流缓冲级,可将交叉传导减至最低;同时采用具有下拉功能的施密特(Sohmill)触发式输入设计,可有效隔绝噪音,以防止器件意外开通。
如图4所示为IR2304的连线图,
可以看出,IR2304具有连线简单,外围元器件少的优点。其中VCC由主电路中OUT2自供电,LIN和HIN分别接UC3825的两个输出端,VD要采用快恢复二极管,C1为滤波电容,C2为自举电容,最好采用性能好的钽电容,R1和R2为限流电阻。
2.4 保护电路设计
对于DC/DC电源产品都要求在出现异常情况(如过流、过载)时,系统的保护电路工作,使变换器及时停止工作。UC3825的保护电路设计也比较简单,如图5所示,
通过电流互感器得到的采样电流,经过转换后送到UC3825脚9(ILJIM),当电流超过预定值时,UC3825自动封锁输出脉冲,起到保护作用。
3 实验结果及波形
图6~图9为样机的部分实验波形。
4 结语
所制作的工程样机,已经通过性能测试。该系统采用UC3854A/B控制芯片组成功率因数校正电路,在轻载时不工作,有利于提高效率,在重载时电路自动投入工作,提高了大功率时的功率因数。主电路控制采用了新型的芯片UC3825,具有有容差过压限流功能,而且外围电路简单,稳定性好,还采用了新型的动态响应快,驱动能力强,工作频率高的IR2304作为驱动芯片,具有电源欠压保护和关断逻辑功能,与以前的电源相比,只增加了有限的成本,但系统的稳定性大大提高了,频率的精度提高了,输出电压更稳定,当负载由最轻至300W变化时,输出电压变化1%。变压器输出既可在主变压器上采用多抽头,也可接二级变压器来得到不同电压的独立输出。
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