管尚书，赵雨桐，宋桂英

（河北工业大学 电气工程学院，天津 300401）

0 引 言

当前，随着开关电源性能要求的不断提高，对其技术设计提出了更高的要求。反激变换器具有输入电压范围宽、结构简单和性能稳定等优点，广泛应用于电源设计。本文基于UC3844设计了单端反激开关稳压电源，取得了良好的稳压效果[1]。

1 单端反激开关稳压电源的设计要求

单相交流输入220 V±15%，输出直流电压、电流分别为12 V和2.5 A[2]。设计框图如图1所示。

图1 单端反激开关稳压电源设计原理

2 整流电路

2.1 交流输入优化电路

交流输入优化电路中，将220 V交流电从9500-5///3端口输入后，采用熔断器F1和热敏电阻N1进行过载保护和短路保护，开关SW1控制通断。为减小输入电源的噪声干扰，提高安全性，在二极管整流桥之前增设安规电容和共模滤波电感LF1。安规电容的特点是即使失效后，也不会导致电击，不危及人身安全。其中，CX1（X型安规电容）跨接在L与N（零线）之间，抑制差模干扰；CY1和CY2（均为Y型安规电容）分别跨接在L与FG之间、N与FG（接地线）之间，抑制共模干扰[3]。之后，利用共模滤波电感LF1再次滤除干扰，为整流电路的输入提供有效保障。

2.2 整流电路

整流电路选用电容滤波的单相不可控整流电路，整流桥选用普通整流二极管1N4007，交流电压经D1～D4整流及大电容C1滤波后，得到大小约为311 V的直流电压。综合考虑经济因素及其他因素，最终选择大小为82 μF的滤波电容C1。由于二极管1N4007的最高反向承受电压为1 000 V，最大电流平均值为1 A，因此二极管选用1N4007。

3 反激电路

3.1 反激电路仿真图及分析

反激电路仿真图及分析如图2所示。

结果：反激电路的输出波形未达到预期效果。

分析：（1）反激电路利用变压器储能工作，而Multisim软件中的变压器没有储能功能；（2）Multisim软件中没有高频变压器（开关管开关频率为几十千赫兹）。

为了验证Multisim软件中的变压器没有储能功能，做了仿真图。由仿真波形可知，当输出高电平变为0时，输出立即变为0。而当变压器有储能，输出由高变低时，二次侧应感应到反电压，但仿真中并没有显示。

图2 反激电路仿真

3.2 反激电路参数选择

3.2.1 开关器件参数选择及选型

根据UC3844的4管脚接入的RC值，可得PWM波频率为153.3kHz，开关器件承受最大电压值为393 V，开关器件的额定电压为786～1 179 V，额定电流范围为0.50～0.66 A。本文最终选择了TO-220F封装的7N65 MOSFET作为开关器件[4]。

3.2.2 肖特基二极管参数选择及选型

流过每个肖特基二极管的电流平均值为1.25 A，有效值为1.77 A。由于肖特基二极管承受的最大电压为45.5 V，考虑安全裕量，肖特基二极管的额定电压为91.0～136.5 V，额定电流为1.69～2.25 A。本文最终选择了SR3100肖特基二极管（最大耐压值100 V，正向平均电流最大值3 A）。

3.3 RCD吸收电路

RCD吸收电路由二极管D5、电容C2和电阻R10构成。相比于RC电路，RCD吸收电路具有更好的过电压抑制作用。

4 控制电路集成芯片UC3844及PWM产生电路仿真

4.1 UC3844芯片简介

UC3844是一种高性能的电流模式控制器，是MOSFET驱动功率的理想器件，可实现精确的占空比和可微调的振荡器功能。UC3844芯片采用单电源供电、单路输出的技术方案，主要包含欠压锁定、误差比较、电流取样比较、脉宽调制锁存和高频振荡等功能电路。

4.2 PWM产生电路仿真

Multisim中只有3844芯片的外形，内部没有其模型参数，不可用于仿真。因此，未能得出仿真结果。

5 反馈控制

电路的反馈稳压原理如图3所示。当输出电压升高时，经电阻R11、R10和R12分压后，接到TL431参考输入端（误差放大器的反向输入端）的电压随之升高，导致TL431端的电压Vka下降，而流经光耦二极管的电流if变大。电压下降电流升高，造成光耦集射极瞬态电阻值变小，UC3844引脚1的电平变小，导致PWM锁存器发生复位，脉冲变窄，MOSFET功率管的导通时间变短。受此影响，次级线圈和自馈线圈输入端的能量变小，进一步导致输出电压Vo变低。反之亦然，使输出电压可以保持稳定。

6 电路测试

稳压电源测试数据如表1和表2所示。

表1 空载时电压调整范围

图3 由TL431及光耦组成的输出电压反馈电路

通过调节501电位器，由表1中的数据可知，空载时的电压调整为11.18～12.87 V，调整范围较小，稳压范围有限[5]。

表2 稳压数据

由表2中的数据可知，无论是轻载还是满载，输出电压均为12.00 V，稳压电源都能稳定可靠工作，体现了精密反馈的重要意义。

7 结 论

本文设计了一种基于UC3844的单端反激开关稳压电源，在单相交流输入220 V±15%的情况下，输出直流电压12 V、电流2.5 A。空载稳压达到11.18～12.87 V。经输入优化电路和整流电路得到直流信号后，经反激电路高频变压器，配合可调式精密并联稳压器TL431和光耦FL817构成反馈回路，产生PWM脉冲，直接驱动MOSFET功率管[6]。负载运行时，随着负载的加重，占空比逐渐增大，输出电压稳定在12.00 V，无波动。实验结果表明，单端反激式开关电源具有体积小、重量轻和输出电压纹波小等优点，且稳定性高，轻载和满载均能可靠运行，即使电网电压浮动时，电源也能正常工作，达到了预期效果。