O 引言
為了提高高壓電源系統(tǒng)的可靠性,，減小高壓電路對低壓電路的影響,，高壓與低壓電路應(yīng)當相互隔離。常用的隔離方法是：功率主電路采用變壓器隔離,，反饋控制電路采用光耦隔離,。這樣的隔離設(shè)計方法簡單可靠，應(yīng)用范圍廣,。但在高可靠的應(yīng)用場合(如抗輻照)或隔離要求較高(如2500 V以上)的場合,，光耦隔離就顯得力不從心了，這時的磁反饋隔離是一種比較合適的控制電路隔離方法,，本文將介紹采用UC3901控制芯片的磁反饋,、小型化高壓電源模塊的設(shè)計方法。
1 UC3901控制器的功能特點
UC3901是TI公司生產(chǎn)的隔離反饋發(fā)生器,。利用UC3901和隔離變壓器以及整流濾波電路一起,，可以很方便的實現(xiàn)DC／DC電源中控制電路的磁隔離反饋功能。UC3901內(nèi)部主要有電壓基準、放大器電路,、振蕩電路,、幅度調(diào)制電路、輸出驅(qū)動電路,。圖1所示是UC390l的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,。 UC390l的工作電壓范圍可以達到4．5 V～40 V，在工作電壓低于4．5 V時,，器件的輸出是閉鎖的,，這樣可以防止出現(xiàn)誤操作。該器件的電壓基準的精度可以達到l％,，可以直接作為放大器的基準信號,。由于該芯片自帶振蕩電路，所以,，工作時無須外加振蕩電路就可以實現(xiàn)調(diào)幅信號的輸出,，該自帶振蕩電路在需要時還可以方便地與外部電路的振蕩信號實現(xiàn)同步，從而滿足系統(tǒng)中的特殊要求,。調(diào)幅電路的輸出端具有15 mA的電流輸出能力,，吸電流能力為700μA，如果要擴展吸電流能力,，還可以外接擴流電阻,。
2 磁隔離反饋式高壓電源的設(shè)計要求
本文給出采用UC3901磁隔離反饋控制器進行小型高壓電源的設(shè)計方法，該電源的設(shè)計要求如下：輸入電壓(V)：20～32,；額定電壓(V)：22,；輸出電壓(V)：300±10；輸出電流(mA)≤20,；紋波(mV)：≤1500,；效率(η)：≥75％；電壓調(diào)整度(V)：≤2,；負載調(diào)整度(V)：≤5,；輸出電壓過沖≤10％；輸出電壓延遲≤30ms,。
3 電路設(shè)計
圖2所示是磁隔離反饋高壓電源的原理框圖,，輸入濾波電路采用的是LC無源濾波電路，功率變換電路采用的是推挽變換電路和功率變壓器隔離設(shè)計,，輸出整流采用的是倍壓整流電路,，輸出濾波采用的是電容濾波，必要時可以加入LC二次濾波,，磁隔離反饋控制電路采用了磁隔離控制電路(UC3901),、磁隔離變壓器和整流濾波電路組成,，PWM推挽控制電路采用UC3525進行設(shè)計。
3．1 PWM電路設(shè)計
圖3所示是本系統(tǒng)的PWM控制電路,。這個高壓電源的PWM主控芯片采用推挽控制芯片UC3525,，該芯片的1腳接反饋控制信號，內(nèi)部是比較放大器的反向輸入端,，2腳內(nèi)部是比較放大器的正向輸入端,，外部則通過電阻R19、R4設(shè)置放大器的基準比較電壓,，該電壓的值應(yīng)該小于反饋控制信號的最大值,，由于本設(shè)計中的磁隔離反饋變壓器的匝比是1：1，反饋控制信號的最大值是2 V,，所以2腳的電壓設(shè)置為1．8 V,。C4、R5分別是振蕩電容和振蕩電阻,，它們決定了UC3525的工作頻率,，R15、C10是比較放大器的反饋網(wǎng)絡(luò),，11腳和14腳是PWM信號輸出端，通過兩個電阻R5,、R7分別接到主電路的兩個VMOS管的柵極,，R5、R7的值可以是幾個歐姆,，通常用來減小柵極振蕩,。
3．2 磁反饋電路設(shè)計
磁反饋隔離電路可由磁反饋控制器UC3901、隔離變壓器T2和信號整流濾波電路(V2,、C5,、R9)組成，圖4所示是其電路圖,。其中,，Vref的值是1．5 v，所以R13,、R14的取值應(yīng)該滿足：
UC390l的10腳是內(nèi)部放大器的同向輸入端,，可直接接1．5 V基準信號，11腳是內(nèi)部放大器的反向輸入端,，接輸出電壓的反饋信號,，C12、R15是放大器的反饋網(wǎng)絡(luò),，可通過試驗確定參數(shù),，C13,、R16是振蕩電容和電阻，其振蕩頻率為：
3．4 整流電路
輸出整流電路采用的是倍壓整流方式,。在高壓小功率輸出場合,，這是一種比較實用的電路形式，這樣可以降低變壓器的匝比,，減小整流管的耐壓要求,，圖6所示是其具體電路。圖中,，電容C7,、C8是輸出濾波電容，耐壓要求是：V>V0,，V7,、V8是輸出整流管，耐壓要求是V>V0+nV-inmax,。
4 結(jié)束語
本文給出了采用UC3901設(shè)計磁反饋隔離DC／DC的方法,，采用以上電路設(shè)計的高壓電源具有良好的靜態(tài)和動態(tài)性能，該方法的磁反饋原理是將反饋控制信號疊加在交流脈沖信號上,，然后通過隔離變壓器將交流信號傳遞到原邊,，再利用幅度解調(diào)電路將信號幅度取出，以用來控制PWM輸出的脈沖寬度,，實現(xiàn)閉環(huán)穩(wěn)壓的功能,。這個原理也是采用其他方法實現(xiàn)磁反饋隔離的設(shè)計思想。