管晓磊
哈尔滨九洲电气股份有限公司
摘 要：电流型控制芯片UC3844已经广泛应用在开关电源中，本文是基于其设计的控制环路，阐述了反激式开关电源控制环路的一般方法。
关键词：控制环路 UC3844 反激式开关电源
引言
在开关电源的设计过程中，控制环路的设计至关重要，控制环路的设计决定电源的成败与否。开关电源的控制方式有电流控制方式和电压控制方式两种。电源系统的传递函数随控制方式的不同而有很大差异，因此在环路设计分析时，应独立分开。本文对基于UC3844构建的开关电源控制环路进行设计分析．论述开关电源电流型控制环路设计的一般方法。
1. UC3844概述
UC3844是一种性能优良的电流控制型脉宽调制芯片，其内部结构电路如图l所示，它集成了振荡器、具有温度补偿的高增益误差放大器、电流检测比较器、图腾柱输出电路、输入和基准欠电压锁定电路及PWM锁存器电路。
图1
图2（应用在大功率UPS中的开关电源作辅助电源）
图2中部分参数如下，交直流两路输入，额定直流电压为243V，R6为20K,R4为4.7K,主电路采用单管反激式，通过变压器给控制芯片供电并以此路为依据设计反馈补偿网络。
2. 控制环路设计
通常，主电路是根据应用要求设计的，设计时一般不会提前考虑控制环路的设计。在这里，主要介绍控制环路的设计，其他主功率部分就不在叙述。本文直接根据控制到输出特性来设计控制环，控制到输出特性定义为电源系统中不考虑误差放大器的特性，误差电压输入到PWM的点作为系统输入点，输出反馈电压输入到误差放大器负端的点作为系统输出点，如图3所示
图3
（1）本文是采用电流型控制的反激式变换器，据此选用具有带宽增益限制的单极点补偿器，用这种方法补偿的带宽可以超出输出滤波器的极点，唯一的缺点就是其直流增益比其它补偿器要低，使电源的负载特性变差。其电路图和波德图见图4
图4
该补偿器在低频时相位滞后-180°，从误差放大器滤波极点频率f 的1/10处相位开始下降，到高频时，相位滞后-270°。
（2）先求电源控制到输出特性上的直流增益A ，在输入电压最高时，直流增益最大。A =（（V -V ） / V △V）×（N /N ），如果闭环增益的穿越频率太高，误差放大器会把开关频率谐波放大，这对电源工作很不利，所以一般把闭环增益的穿越频率设在开关频率的1/5处，f =0.2f ，式中f ——电源的开关频率，
（3）由输出滤波电容等效串联电阻ESR与输出滤波电容本身引起的零点，其转折频率f =1/2πR C ,如果不知道电容的ESR值，通常由输出滤波电容引起的零点范围如下；电解电容：1～5KHZ 钽电容：10～25KHZ;误差放大器极点位置为：f ≈f ，滤波器极点f =1/2πR C ,式中R =V /I ,
（4）接下来确定在闭环增益的穿越频率处使控制到输出特性的增益为0dB，误差放大器所提供的增益量为G =20log（f / f ）-G ，误差放大器极点前的增益为G =G +20log（ f / f ）
（5）A =10 ，反馈电容为C=1/2πR A f , 反馈电阻值为R =A R , A =10 ,至此就完成了具有带宽增益限制的单极点补偿的设计，图5为补偿示意图
图5
（6）经过上述计算，图2中C 为100pf，R 为130K。
3.结论
本电源采用电流型PWM控制芯片UC3844设计，相对于电压控制模式．具有更好的电源调整率。本电路已经随产品应用在电厂等领域，证明设计满足实际要求。
参考文献
[1 ] 张占松,蔡宣三. 开关电源的原理与设计. 北京:电子工业出版社,1998
[2 ]聂神怡，杨洪强，基于电流控制模式的开关电源的稳定性分析，电源世界，2005，（6）.
[3 ]UC384Xdatasheet，www.55dianzi.com.2002.
作者简介：
管晓磊 男 （1984-） 助理工程师 现从事高频开关电源研发工作
本文关键字：开关电源 变频电源，变频技术 - 变频电源
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