一種高壓可調式串聯型開關電源的設計

唐華麗，張雋毅

（杭州米福科技有限公司，浙江 杭州 310007）

0 引言

本文基于UC3824芯片設計了一種高頻、高效、高電壓的串聯型開關電源。該開關電源具有帶負載能力強、開關管尖峰電壓低、輸出電壓可以由獨立的DC或D/A控制等優點。

1 電路設計

1.1 UC3824簡介

UC3824是一塊含有兩個獨立圖騰柱輸出的高頻PWM控制器。1腳為反相輸入端，2腳為同相輸入端，3腳為COMP輸出，4腳為外部時鐘控制，5腳為振時鐘電阻，6腳為振蕩時鐘電容，7腳為斜坡電壓，8腳為軟起動控制，9腳為過流保護及芯片關斷端，10腳為芯片地，11腳為圖騰柱A輸出端，12腳為輸出級地，13腳為芯片輸出級電源，14腳為圖騰柱B輸出端，15腳為芯片電源電壓，16腳為5.0伏參考電源。

1.2 電路分析

PWM信號由11腳輸出控制Q1的柵極，通過改變Q1V MOS管的導通角實現可控式電壓輸出。由于UC3824的最高工作電壓只有36V，而本電路設計的輸入電壓高達100V，因此，在IC1和Q1之間加了IC2。IC2HIP2100是一塊VMOS驅動芯片，雖然IC2的工作電壓只有12V，但芯片IC2工作時通過HB和HS之間的C10、C11自舉電容的泵電源，其HB的電壓隨HS而變，且超過HS電壓10V以上，設輸出最大電壓為90V，HB的最高電壓可超過100V，在讓Q1導通時HO的電壓大于HS的電壓10V以上，即仍大于功率場效應管Q1的GS的導通閾值，保證IC1的正常導通。L1是儲能電感。當Q1導通時L1產生的發電動勢是左正右負，當Q1關斷時，L1產生的電動勢是左負右正，相當于把IC1關斷時L1的反電動勢釋放到回路中，D6是釋放L1反電動勢的二極管，Q2可以減少D6的非線性開關諧波干擾。為了使該電源的輸出能受單片機控制，電路中加入了 U1，U1：2是一個電壓跟隨器。 U1：1是一個比較器。比較器反相端電壓是輸出電壓經R17、R18、R19三電阻在R19上的采樣電壓。

圖1 高電壓可調式串聯型開關電源Fig.1 High voltage adjustable tandem switching power supply

1.3 實驗過程

（1）在 control in 輸入+1V至+5V直流電壓，Vout得到相應的+18V至+90V的輸出。

（2）當阻性負載的電流大于5.2A時，輸出發生阻塞性輸出。

（3）輸出紋波電壓實測為2%左右。

2 結論

串聯型開關電源輸入與輸出是共地的、不隔離的，但其優點是輸入輸出傳輸效率高。本電路的特點是：

（1）一般開關電源芯片的工作電壓小于30V，當需要用于高于30V輸出電壓要求時，可以通過外加泵電源MODFET驅動芯片如HIP2100等芯片來滿足要求。

（2）在反饋電壓的采樣端通過一個比較器，可以實現MCU（單片機）的D/A對輸出電壓的連續控制。

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