作者：劉海峰 劉百芬

　　摘要：研究了一種新型開關(guān)電源的設(shè)計(jì)。它采用移相全橋PWM控制電路，輸出較大的功率，并具有體積小、重量輕、開關(guān)頻率高等優(yōu)點(diǎn)。給出了各部分相應(yīng)的電路圖，并進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

　　關(guān)鍵詞：軟開關(guān)；開關(guān)電源；變壓器

　　引言

　　近年來，隨著航空、航天和計(jì)算機(jī)事業(yè)的發(fā)展，對(duì)電源在體積、重量和效率等方面提出了越來越高的要求。開關(guān)電源就是在這種情況下發(fā)展起來的一種小型電源。它具有體積小、重量輕、頻率高、成本低、效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，由于它的線路簡(jiǎn)單，可靠性高，而被廣泛地應(yīng)用于航空、航天和電子計(jì)算機(jī)等方面。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)由UC3846產(chǎn)生PWM進(jìn)行脈寬調(diào)制的移相全橋開關(guān)電源。

　　1 開關(guān)電源主電路的設(shè)計(jì)

　　在主電路中采用了移相全橋軟開關(guān)電路，如圖1所示。

    在此電路中，輸入為AC220V電壓，經(jīng)過二極管整流橋把交流電變成直流電，為了消除此直流電壓的脈動(dòng)，在設(shè)計(jì)時(shí)采用了π型濾波電路。后接一個(gè)移相全橋軟開關(guān)電路，使功率管實(shí)現(xiàn)零電壓零電流開通和關(guān)斷，將電路在工作時(shí)的功率損耗減至最小。輸出為±23V/15A和±200V/0.8A，總功率P=2×23×15＋2×200×0.8=1010W，因此，也可以稱此開關(guān)電源為大功率開關(guān)電源。
變壓器的設(shè)計(jì)是該電源的一個(gè)關(guān)鍵部分，而常規(guī)設(shè)計(jì)采用一大堆繁雜的公式進(jìn)行推導(dǎo)，運(yùn)算量較大，難免造成結(jié)果錯(cuò)誤。鑒于此，本文采用圖表的方法對(duì)原、副邊進(jìn)行設(shè)計(jì)，并考慮開關(guān)管導(dǎo)通壓降等實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)微調(diào)。該變壓器的具體設(shè)計(jì)如下。
　　

　　式中：n1，n2為一、二次繞組的股數(shù)；

　　dp，dz為一、二次繞組的線徑；

　　S0K0為磁芯窗口使用面積；

　　Np，Nz為一、二次繞組的匝數(shù)。



　　U1為輸入直流電壓；

　　U1r為整流管壓降；

　　U1T為每匝電壓值；

　　D為占空比，本設(shè)計(jì)D為0.6。

　　變壓器的工作頻率選100kHz，繞組的線徑可以選為0.5mm。根據(jù)計(jì)算，變壓器磁芯選EI－50型鐵氧體磁芯，查電子變壓器手冊(cè)可知窗口使用面積為48.97mm2，每匝電壓值為8.044V/匝。由此可得原邊匝數(shù)為29匝，副邊分別為6匝和45匝，經(jīng)過實(shí)際的調(diào)試，最終確定為原邊29匝，副邊分別為5匝和44匝。在這種情況下，該開關(guān)電源運(yùn)行良好。

　　應(yīng)用全橋電路，要特別注意上下兩個(gè)功率管的直通問題，如果出現(xiàn)直通，功率管將燒毀，甚至整個(gè)電源全部毀掉。在這個(gè)開關(guān)電源中，我們采用了UC3846產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)，用IR2110來驅(qū)動(dòng)功率管，很好地避免了這個(gè)問題的發(fā)生。

　　
　　2 PWM產(chǎn)生電路

　　由于UC3846能同時(shí)產(chǎn)生兩路PWM的輸出，用一塊UC3846就可以來驅(qū)動(dòng)兩塊IR2110，這給設(shè)計(jì)帶來了很大的方便，這樣也可以滿足體積小的要求。UC3846的引腳及PWM產(chǎn)生電路如圖2所示。

　　圖2中，UC3846的引腳13和15接40V電源，它所產(chǎn)生的PWM的頻率用式（1）計(jì)算。



　　UC3846產(chǎn)生的PWM信號(hào)由引腳11和14輸出來控制IR2110，由2塊IR2110來產(chǎn)生4個(gè)功率管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

　　3 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)

　　IR2110采用14端DIP封裝，引出端排列如圖3所示。

　　它的各引腳功能如下：

　　腳1（LO）是低端通道輸出；

　　腳2（COM）是公共端；

　　腳3（Vss）是低端固定電源電壓；

　　腳5（Us）是高端浮置電源偏移電壓；

　　腳6(UB)是高端浮置電源電壓；

　　腳7（HO）是高端輸出；

　　腳9（VDD）是邏輯電路電源電壓；

　　腳10（HIN）、腳11（SD）、腳12（LIN）均是邏輯輸入；