管曉磊
哈爾濱九洲電氣股份有限公司
摘 要：電流型控制芯片UC3844已經廣泛應用在開關電源中，本文是基于其設計的控制環路，闡述了反激式開關電源控制環路的一般方法。
關鍵詞：控制環路 UC3844 反激式開關電源
引言
在開關電源的設計過程中，控制環路的設計至關重要，控制環路的設計決定電源的成敗與否。開關電源的控制方式有電流控制方式和電壓控制方式兩種。電源系統的傳遞函數隨控制方式的不同而有很大差異，因此在環路設計分析時，應獨立分開。本文對基于UC3844構建的開關電源控制環路進行設計分析．論述開關電源電流型控制環路設計的一般方法。
1. UC3844概述
UC3844是一種性能優良的電流控制型脈寬調制芯片，其內部結構電路如圖l所示，它集成了振蕩器、具有溫度補償的高增益誤差放大器、電流檢測比較器、圖騰柱輸出電路、輸入和基準欠電壓鎖定電路及PWM鎖存器電路。
圖1
圖2（應用在大功率UPS中的開關電源作輔助電源）
圖2中部分參數如下，交直流兩路輸入，額定直流電壓為243V，R6為20K,R4為4.7K,主電路采用單管反激式，通過變壓器給控制芯片供電并以此路為依據設計反饋補償網絡。
2. 控制環路設計
通常，主電路是根據應用要求設計的，設計時一般不會提前考慮控制環路的設計。在這里，主要介紹控制環路的設計，其他主功率部分就不在敘述。本文直接根據控制到輸出特性來設計控制環，控制到輸出特性定義為電源系統中不考慮誤差放大器的特性，誤差電壓輸入到PWM的點作為系統輸入點，輸出反饋電壓輸入到誤差放大器負端的點作為系統輸出點，如圖3所示
圖3
（1）本文是采用電流型控制的反激式變換器，據此選用具有帶寬增益限制的單極點補償器，用這種方法補償的帶寬可以超出輸出濾波器的極點，唯一的缺點就是其直流增益比其它補償器要低，使電源的負載特性變差。其電路圖和波德圖見圖4
圖4
該補償器在低頻時相位滯后-180°，從誤差放大器濾波極點頻率f 的1/10處相位開始下降，到高頻時，相位滯后-270°。
（2）先求電源控制到輸出特性上的直流增益A ，在輸入電壓最高時，直流增益最大。A =（（V -V ） / V △V）×（N /N ），如果閉環增益的穿越頻率太高，誤差放大器會把開關頻率諧波放大，這對電源工作很不利，所以一般把閉環增益的穿越頻率設在開關頻率的1/5處，f =0.2f ，式中f ——電源的開關頻率，
（3）由輸出濾波電容等效串聯電阻ESR與輸出濾波電容本身引起的零點，其轉折頻率f =1/2πR C ,如果不知道電容的ESR值，通常由輸出濾波電容引起的零點范圍如下；電解電容：1～5KHZ 鉭電容：10～25KHZ;誤差放大器極點位置為：f ≈f ，濾波器極點f =1/2πR C ,式中R =V /I ,
（4）接下來確定在閉環增益的穿越頻率處使控制到輸出特性的增益為0dB，誤差放大器所提供的增益量為G =20log（f / f ）-G ，誤差放大器極點前的增益為G =G +20log（ f / f ）
（5）A =10 ，反饋電容為C=1/2πR A f , 反饋電阻值為R =A R , A =10 ,至此就完成了具有帶寬增益限制的單極點補償的設計，圖5為補償示意圖
圖5
（6）經過上述計算，圖2中C 為100pf，R 為130K。
3.結論
本電源采用電流型PWM控制芯片UC3844設計，相對于電壓控制模式．具有更好的電源調整率。本電路已經隨產品應用在電廠等領域，證明設計滿足實際要求。
參考文獻
[1 ] 張占松,蔡宣三. 開關電源的原理與設計. 北京:電子工業出版社,1998
[2 ]聶神怡，楊洪強，基于電流控制模式的開關電源的穩定性分析，電源世界，2005，（6）.
[3 ]UC384Xdatasheet，www.21ic.com.2002.
作者簡介：
管曉磊 男 （1984-） 助理工程師 現從事高頻開關電源研發工作
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
