1 引言

　　開(kāi)關(guān)變換器通常采用電壓型和電流型兩種控制方式［1］,。電壓型控制器只有電壓反饋控制，電流型控制器增加了電流反饋控制，電流型控制比電壓型控制的 PWM 具有許多優(yōu)點(diǎn),，它能自動(dòng)對(duì)稱(chēng)校正,、可實(shí)現(xiàn)逐周限流、輸出并聯(lián)工作方便,、更快的負(fù)載動(dòng)態(tài)響應(yīng)及簡(jiǎn)單的回路補(bǔ)償?shù)忍匦浴?/p>

　　2 高頻電流型脈寬控制器 UC3825B

　　UC3825B 是高性能脈寬控制器［2］,。該控制器包含精確的電壓基準(zhǔn)、微功率啟動(dòng)電路,、軟啟動(dòng),、高頻振蕩器、寬帶誤帶放大器,、快速電流限制比較器,、雙脈沖抑制邏輯和雙圖騰柱輸出驅(qū)動(dòng)器。信號(hào)經(jīng)過(guò)電流限制和比較器,，邏輯和輸出驅(qū)動(dòng)器,，具有很短的傳輸延時(shí)。

　　UC3825B 具有以下特點(diǎn)：適用于電壓型或電流型開(kāi)關(guān)電源電路,；實(shí)際開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)1MHz以上,；輸出脈沖最大傳輸延遲時(shí)間為50ns；具有兩路大電流推拉式輸出,，峰值電流為2A,，；具有軟啟動(dòng)控制,；具有逐脈沖限流比較器,；具有全周期再啟動(dòng)的封鎖式過(guò)流比較器；啟動(dòng)電流很小——典型值為100mA,；在欠壓鎖定期間,，輸出低電平及空載電流可降低到啟動(dòng)電流值。

　　3 1MHz 電流型 PWM DC/DC變換器

　　3.1 主要技術(shù)參數(shù)

　　輸出電壓：36V±3V

　　開(kāi)關(guān)頻率：1MHz

　　輸出電壓：5V

　　輸出電流：20A

　　額定輸出功率：100W

　　效率：86%

　　3.2 電路原理框圖

　　圖1為該1MHz 電流型 PWM DC/DC變換器的原理框圖,；變換器的主電路原理見(jiàn)圖2,。電流型控制電路以 UC3825B 為核心，開(kāi)關(guān)頻率為1MHz,；變換器采用推挽式［3］主電路 ,；同步整流采用功率 MOSFET 可控整流電路；輔助電流由電阻和12V穩(wěn)壓管組成(也可采用自舉電路),，為 UC3825B 提供+12V 電源,；電流采樣是取變壓器初級(jí)串聯(lián)電阻上的電壓(見(jiàn)圖2中電阻R)。

　　3.3 UC3825B 的限流和占空比控制

　　變壓器初級(jí)電流流過(guò)取樣電阻R后,，在R兩端產(chǎn)生正比于初級(jí)電流的電壓,，該電壓經(jīng) RC 濾波加到 UC3825B 的9腳，從而實(shí)現(xiàn)逐周限流。正常工作狀態(tài)下,，UC3825的9腳輸入電壓必須低于1V 門(mén)限電壓,。9腳輸入電壓超過(guò)1V時(shí)，脈寬將隨之變窄,。當(dāng)9腳輸入電壓超過(guò)1.4V時(shí),，輸出電流中斷，并且 UC3825B 開(kāi)始軟啟動(dòng)程序,。

　　利用斜坡 RAMP 腳(7腳)輸入信號(hào),， UC3825B 可以實(shí)現(xiàn)電流型控制或常規(guī)的占空比控制。當(dāng)該腳接定時(shí)電容器時(shí),，UC3825B 可以實(shí)現(xiàn)占空比控制,。當(dāng) RAMP 腳接電流取樣電阻時(shí)，UC3825B 可以實(shí)現(xiàn)電流型控制,。在這種應(yīng)用電路中,，初級(jí)電流波形經(jīng)過(guò)很小的RC濾波網(wǎng)絡(luò)后，產(chǎn)生斜坡波形,。RC網(wǎng)絡(luò)的作用是斜率補(bǔ)償,。該輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍為1.3V，通常用來(lái)產(chǎn)生 PWM 斜率補(bǔ)償,。

　　3.4 同步整流電路

　　過(guò)去低電壓輸出的 DC/DC 開(kāi)關(guān)變換器采用肖特基二級(jí)管作為同步整流管,，其正向壓降約為0.4 ～0.65V，低電壓,、大電流時(shí)通態(tài)功耗很大,。因功率MOSFET管的正向壓降很小，所以用功率MOSFET管作為輸出的整流管,。與肖特基二極管相比,，用功率 MOSFET 管的優(yōu)點(diǎn)除了正向壓降很小外，還有阻斷電壓高,，反向電流小等優(yōu)點(diǎn),。圖2所示為輸出全波同步整流電路。功率MOSFET管VT1,、VT2為兩個(gè)整流管(VD1,、VD2分別為VT1、VT2內(nèi)部反并聯(lián)二極管),。當(dāng)變壓器次級(jí)繞組同名端為正時(shí),，VT2、VD2同時(shí)導(dǎo)通,，VT1、VD1阻斷 ，在L1續(xù)流期間,，VT1,、VT2截止，VD1,、VD2同時(shí)導(dǎo)通續(xù)流,；反之，當(dāng)變壓器次級(jí)繞組同名端為負(fù)時(shí),，VT1,、VD1同時(shí)導(dǎo)通，VT2,、VD2阻斷,，在 L1續(xù)流期間，VT1,、VT2截止,，VD1、VD2同時(shí)導(dǎo)通續(xù)流,。

　　采取此功率 MOSFET 管整流電路,，可以大大提高整流效率。輸出+5V/20A,，采取導(dǎo)通電阻10mΩ的功率 MOSFET 管,，則導(dǎo)通損耗為：

　　PON=10mΩ×(20A)2=4×103mW=4w

　　如果采取肖特基二極管整流電路，肖特基二極管的導(dǎo)通壓降取0.6V,，則導(dǎo)通損耗為：

　　PON=0.6V×20A=12w

　　可見(jiàn)僅整流管損耗就減小8W,，效率約能提高6%。

　　3.5 變壓器的制造

　　初級(jí)繞組 N2與次級(jí)繞組 N4之間具有較緊密的耦合,；而初級(jí)繞組 N1到初級(jí)繞組 N2之間的耦合不很?chē)?yán)格,。

　　3.6 高頻設(shè)計(jì)

　　需要特別注意外部導(dǎo)體和元件的布置，減小不必要的電感和電容影響,。所有的導(dǎo)線長(zhǎng)度必須盡可能地短,。印制電路板應(yīng)仔細(xì)地布置元件及其連接。功率 MOSFET 管柵極的電阻應(yīng)選碳成分的電阻,，以降低串聯(lián)電感,。

　　4 結(jié)論

　　利用高頻電流型 PWM 控制器 UC3825B 研制的100W、1MHz 電流型 DC/DC 變換器在設(shè)計(jì)上完全滿(mǎn)足指標(biāo)要求,；并且,，由于采用功率 MOSFET 管全波同步整流電路，使效率高達(dá)86%,；這也表明電流型控制具有許多優(yōu)勢(shì),。

　　參考文獻(xiàn)

　　1 葉惠貞等.新穎開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源.北京：國(guó)防工業(yè)出版社,，1999

　　2 王鴻麟等.現(xiàn)代通信電源.北京：人民郵電出版社，1998

　　3 張占松等.開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì).北京：電子工業(yè)出版社,，1999