基于PWM電流型DC/DC變換器的研究

1 引言《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

電源是一切設備的核心，重要性猶如人體的心臟，但是電源卻有許多形式。電源的參數(shù)有電壓，功率，負載電流，噪聲以及在負載動態(tài)下各個參數(shù)的變化等等，在同一個參數(shù)下面，又有重量、體積、效率、可靠度等指標，電源的形式是極其多的。通常的電力（市電）轉(zhuǎn)換才可以變成我們各種設備所的，例如：交流變成直流，高電壓變?yōu)榈碗妷海�低頻變?yōu)楦哳l等等。其實變換的過程我們通過的手段獲得我們的電源形式。《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

按業(yè)界的稱呼，AC-DC（AC轉(zhuǎn)換成DC,AC為交流，DC為直流）稱為整流，整流和離線式變換；DC-AC稱為逆變，AC-AC稱為交流-交流變頻（伴隨變電壓），DC-DC稱為直流-直流變換。我們可以采用多種方式達到轉(zhuǎn)換的目的，目前主要是以半導體器件來實現(xiàn)變換。通常，凡是采用半導體功率器件開關，將一種電源形式轉(zhuǎn)換成另一種電源形式的電路我們都稱為開關變換器電路。只要轉(zhuǎn)換時使用了自動閉環(huán)穩(wěn)定輸出并帶有保護功能則稱為開關電源。開關電源主要組成DC-DC變換器，它是轉(zhuǎn)換的核心，和頻率有關，而且DC-DC變換所達到的頻率是最高的。我們經(jīng)常聽到離線式開關變換器，其實它AC-DC變換，也有人稱它為開關整流器，但它不是單純意義上的整流，而是整流后又做了DC-DC變換。《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

2 高頻電流型脈寬控制器 UC3825B《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

UC3825B 是高性能脈寬控制器.該控制器包含精確的電壓基準、微功率啟動電路、軟啟動、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)動器。信號電流限制和比較器，邏輯和輸出驅(qū)動器，具有很短的傳輸延時。《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

UC3825B 具有以下特點：適用于電壓型或電流型開關電源電路；開關頻率可達1MHz；輸出脈沖最大傳輸延遲時間為50ns;具有兩路大電流推拉式輸出，峰值電流為2A,;具有軟啟動控制；具有逐脈沖限流比較器；具有全周期再啟動的封鎖式過流比較器；啟動電流很小--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電流值。《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

3 1MHz 電流型 PWM DC/DC變換器《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

3.1 主要技術參數(shù)《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

輸出電壓：36V±3V《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

開關頻率：1MHz《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

輸出電壓：5V《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

輸出電流：20A《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

額定輸出功率：100W《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

效率：86%《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

3.2 電路原理框圖《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

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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圖2.電流型控制電路以 UC3825B 為核心，開關頻率為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串聯(lián)電阻上的電壓（見圖2中電阻R）。《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

3.3 UC3825B 的限流和占空比控制《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

變壓器初級電流流過取樣電阻R后，在R兩端產(chǎn)生正比于初級電流的電壓，該電壓經(jīng) RC 濾波加到 UC3825B 的9腳，從而實現(xiàn)逐周限流。正常工作下，UC3825的9腳輸入電壓低于1V 門限電壓。9腳輸入電壓超過1V時，脈寬將隨之變窄。當9腳輸入電壓超過1.4V時，輸出電流中斷，并且 UC3825B 開始軟啟動程序。《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

斜坡 RAMP 腳（7腳）輸入信號， UC3825B 可以實現(xiàn)電流型控制或常規(guī)的占空比控制。當該腳接定時電容器時，UC3825B 可以實現(xiàn)占空比控制。當 RAMP 腳接電流取樣電阻時，UC3825B 可以實現(xiàn)電流型控制。在這種應用電路中，初級電流波形很小的RC濾波網(wǎng)絡后，產(chǎn)生斜坡波形。RC網(wǎng)絡的作用是斜率補償。該輸入信號的動態(tài)范圍為1.3V,通常用來產(chǎn)生 PWM 斜率補償。《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

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3.4 同步整流電路《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

過去低電壓輸出的 DC/DC 開關變換器采用肖特基二級管同步整流管，其正向壓降約為0.4 ~0.65V,低電壓、大電流時通態(tài)功耗很大。因功率MOSFET管的正向壓降很小，用功率MOSFET管輸出的整流管。與肖特基二極管相比，用功率 MOSFET 管的優(yōu)點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。圖2為輸出全波同步整流電路。功率MOSFET管VT1、VT2為兩個整流管（VD1、VD2分別為VT1、VT2內(nèi)部反并聯(lián)二極管）。當變壓器次級繞組同名端為正時，VT2、VD2導通，VT1、VD1阻斷 ,在L1續(xù)流期間，VT1、VT2截止，VD1、VD2導通續(xù)流；反之，當變壓器次級繞組同名端為負時，VT1、VD1導通，VT2、VD2阻斷，在 L1續(xù)流期間，VT1、VT2截止，VD1、VD2導通續(xù)流。《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

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,采取導通電阻10mΩ的功率 MOSFET 管，則導通損耗為：《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

PON=10mΩ×（20A）2=4×103mW=4w《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

采取肖特基二極管整流電路，肖特基二極管的導通壓降取0.6V,則導通損耗為：《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

PON=0.6V×20A=12w《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

可見僅整流管損耗就減小8W,效率約能提高6%.《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

3.5 變壓器的制造《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

初級繞組 N2與次級繞組 N4具有較緊密的耦合；而初級繞組 N1到初級繞組 N2的耦合不很嚴格。《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

3.6 高頻設計《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

特別注意外部導體和元件的布置，減小不必要的電感和電容影響。的導線長度盡地短。印制電路板應仔細地布置元件連接。功率 MOSFET 管柵極的電阻應選碳成分的電阻，以降低串聯(lián)電感。《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

4 結(jié)論《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》

高頻電流型 PWM 控制器 UC3825B 研制的100W、1MHz 電流型 DC/DC 變換器在設計上滿足指標要求；并且，采用功率 MOSFET 管全波同步整流電路，使效率高達86%;這也表明電流型控制具有許多優(yōu)勢。《版權(quán)聲明：本文由m.zskn.com.cn整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正。》