基于UC3845双管正激开关电源研究设计

为了满足不同工作场合的需要，作为开关电源技术重点的拓扑变换器也已经发展出了很多种。其中，双管正激拓扑变换器具有较低的开关电压应力，无桥臂直通带来的高可靠性等优点，使其在通信电源、焊接电源、计算机电源等领域得到了广泛的应用。本文介绍基于UC3845双管正激开关电源研究设计。

双管正激开关电源工作原理

双管正激拓扑变换器如下图所示，T1为高频变压器，在电路中起到功率转换和电气隔离的作用。图2-1所示Lm为变压器励磁电感，Lr，为变压器漏磁，其中Lr相对于Lm而言比较小。高频变压器将变换器分为两部分：初级侧和次级侧，两者之间电气隔离，通过变压器进行能量传递。在初级侧，Vm表示直流输入电压;开关管Q1和Q2分别串接在初级侧的顶端和底端，它们同时导通或关断，其中C1和C2表示功率开关管的寄生参数一结电容：D1和D2为续流箝位二极管，在开关管关断时用于提供磁复位回路。在次级侧，D3为整流二极管，需要具有正向压降小、快恢复的特性：D4为续流二极管，用于开关管关断时给储能电感提供放电回路：Lf为输出滋波电感，Cf为输出滤波电容，它们组成LC滤波电路：RL为负载。

输入电路设计

电磁兼容电路设计

电磁兼容主要由安规电容和共模电感组成。

安规电容飞使用是为了即使出现了电容失效的情况也不会导致电击而危害人身安全。安规电容包括安规X电容和安规Y电容两种类型，如3-4图所示，C1和C2为X电容，C3和C4为Y电容。

X电容是跨控在电力线一火线与零线（L-N）之间的电容，一般选用高压金属薄膜电容，用于种制差模信母。通常使用两级X电容，前一级使用0.47uF，第二级使用0.1uP，如果是单级则使用0.47PF：Y电容是分别跨按在电力线和地线之间（L-E，N-E）的电容，选用高压觉片电容，一般成对使用，开于抑制共模信号。为了不超过相关安全标准限定的地线允许泄洞值，Y电容使用nF级别，不允许超过01PF.

共模电感两组线圈数是相|司的，产生两个大小相同、方向相反的職通量，两者互相抵消，使磁芯处于无磁偏状态。共模电感的电感量一般都取得比较大，磁芯材料通常选用铁氧体（镍锌系和锰锌系）。它们有很多不同］的形状，考虑体积和成本的因案，一般选择环形磁芯，不仅因为它们成本低，同时环形磁芯具有较高的有效磁导率，这样每匝线圈获得的电感量更大。

共模电感在制作过程中虽然无法完全消除线圈之间的寄生参数，但是可以通过单层紧密绕制的方式减小寄生电容，提高线圈承受解时过电压的能力。另外，需要保证线圈与磁芯之间、线圈与线圈之间具有足够的绝缘级别，这样不会因为瞬时过电压导致击穿而短路。最后，选择磁芯材料时需要保证戡芯能够承受一定程度的解时过电流，否者磁芯会因为饱和而失效。

桥式整流滤波电路

根据设计要求，输入电压为交流源，双普E澈拓扑变换器输入电压为直流。因此需要先将交流市电转换成直流，考虑到成本和设计难度，采用最常见的柝式整流电路。整流桥的选择主要考虑最大输入电压和流过的电流。根据最大输入交流有效值算输入电压峰值，为了留出一定的余量，根据下式计算。

输入电流根据设计输出最大功率确定，同样留出一定的余量，根据下式结算

如下图所示，虚线半波波形即为正弦交流电压经过整流桥之后的电压波形，再经过电解电容C就可到下图中实线所示波形。由下图可见，由于电容C的充放电过程，会在输出高压直流上叠加一个幅度为AU的脉动电压。分析可知，如果滤波电容过小，会导致脉动电压过大，为了输出电压稳定，则反馈调节占空比的范周就需要变大，这会使得环路增益变高，不利于控制电路的设计。同时，也会导致直流输入电压比较小，则变压器匝比变小，开关管电流增大，次级侧整流二极管的反向电压增大，对暴件的要求更高，成本增加：相反，如果滤波电容过大，滤被之后的直流电玉幅值更大;因此只有输入电压大于此直流电压时才会有电流流过，这就会使得充电电流脉冲变大，增加了EMT，输入功率因素也会降低。同时大电容意味若体积更大、成本更高。因此，输入电容的选取比较关键，按下来会对输入电容充电过程进行理论分析，进而给出相应的计算公式。

输入电压为工频交流市电，频率为f=50Hz，变为半波波形之后频率为f=100Hz。因此，一个周期内电源提供的能量应与输入电容充电储存的能量相等。

因此，可得输入电容计算公式

进行参数计算时，输入电压脉动幅值4U的取值，按照工程经验，一般取最低交流输入电压峰值的20%~25%。因此按照如下步要计算输入电容：输入最小交流电压有效值

输入滤波电路原理图

反馈控制电路设计

现代开关电源的设计通常需要电流和电压两个参数进行闭环控制，其中电压环路通常需要采样输出电压。因此，反馈回路的设计有两个基本要求：

1.能够快速的响成输出电压的变化：

2、实现初级与次级电气隔离。

本论文设计的反馈电路是最经济、最实用、最可靠的方法之一，其电路设计下图所示。其中，TL431此处相当于误差放大器，RC阻容网络用于补偿：PC817是线性光电耦合器（以下简称光耦），主要用于实现电气隔离。光耦PC817光电三极管集电极输出管脚连按至UC3845内部误差放大器输出端，即管脚D：UC3845内部误差放大器反相端即管脚2直接按地。

反馈电路原理图