顧達(dá)飛

摘要：基于有宇航等級(jí)的PWM控制芯片UC1843和互補(bǔ)型MOS驅(qū)動(dòng)器UC1715，采用隔離驅(qū)動(dòng)技術(shù)、電流隔離采樣技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種以有源箝位正激為拓?fù)涞男禽d二次電源的驅(qū)動(dòng)電路。該驅(qū)動(dòng)電路滿(mǎn)足驅(qū)動(dòng)要求，工作可靠穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：有源箝位;UC1843;UC1715;驅(qū)動(dòng)電路

中圖分類(lèi)號(hào)：TM46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）08-0145-02

0 引言

星載二次電源在空間環(huán)境下穩(wěn)定工作，需具備抗輻照能力，其驅(qū)動(dòng)電路也需滿(mǎn)足這一要求。本文電源是基于有源箝位正激變換器，由于常用的有源箝位PWM控制芯片的質(zhì)量等級(jí)無(wú)抗輻照指標(biāo)，因此本文基于有宇航等級(jí)的PWM控制芯片UC1843和互補(bǔ)型MOS驅(qū)動(dòng)器UC1715，設(shè)計(jì)一種滿(mǎn)足有源箝位正激電路要求的驅(qū)動(dòng)電路。

1 電源的驅(qū)動(dòng)要求

有源箝位正激變換器的原理框圖如圖1所示。在正激拓?fù)涞幕A(chǔ)上，加入有源箝位部分，有源箝位部分包括箝位開(kāi)關(guān)QC和箝位電容CR。

主開(kāi)關(guān)管QA、箝位開(kāi)關(guān)管QC分別由驅(qū)動(dòng)信號(hào)FDR1、FDR2控制，F(xiàn)DR1、FDR2的工作時(shí)序圖如圖2所示。

開(kāi)關(guān)管QA、QC交替導(dǎo)通。當(dāng)主開(kāi)關(guān)管QA導(dǎo)通時(shí)，次級(jí)二極管D1導(dǎo)通，初級(jí)側(cè)電流傳至變壓器次級(jí)傳遞給負(fù)載;主開(kāi)關(guān)管QA關(guān)斷，箝位開(kāi)關(guān)管QC導(dǎo)通時(shí)，變壓器T1中的勵(lì)磁電流給箝位電容CR充電，實(shí)現(xiàn)磁復(fù)位。通過(guò)調(diào)節(jié)QA、QC交替導(dǎo)通的死區(qū)時(shí)間td1、td2，利用變壓器T1的漏感與主開(kāi)關(guān)管QA分布電容之間的諧振，可以實(shí)現(xiàn)主開(kāi)關(guān)管QA的軟開(kāi)關(guān)。

2 芯片介紹

2.1 PWM控制芯片UC1843

TI公司的UC1843包含可微調(diào)的振蕩器、脈寬調(diào)制器、高增益的誤差放大器以及電流取樣比較器。其內(nèi)部框圖如圖3所示。

1腳為芯片的補(bǔ)償引腳，用于反饋回路的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò);2腳為誤差放大器的“-”端;3腳為電流取樣比較器的輸入端，當(dāng)電壓大于1V時(shí)芯片關(guān)斷;4腳為主驅(qū)動(dòng)器，接有源箝位正激電路的主開(kāi)關(guān)管;5腳為芯片地;6腳為PWM輸出信號(hào);7腳為電源輸入，電壓小于7.8V芯片關(guān)斷不能正常工作;8腳為5V基準(zhǔn)電壓的輸出。

2.2 互補(bǔ)型MOS驅(qū)動(dòng)器UC1715

圖4為UC1715的內(nèi)部原理框圖，1腳為芯片的電源輸入端，輸入電壓范圍為7V到30V;2腳為輔助驅(qū)動(dòng)器，接有源箝位正激電路的箝位開(kāi)關(guān)管，其驅(qū)動(dòng)能力比主驅(qū)動(dòng)器要弱;3腳為芯片地;4腳為主驅(qū)動(dòng)器，接有源箝位正激電路的主開(kāi)關(guān)管;5腳用來(lái)設(shè)定主驅(qū)動(dòng)器的延時(shí);6腳接外部PWM信號(hào)，接UC1843的輸出;7腳用來(lái)設(shè)定輔助驅(qū)動(dòng)器的延時(shí);8腳為使能端，高電平有效。

3 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

3.1 驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路

圖5為驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，UC1843經(jīng)電流反饋調(diào)節(jié)后的一路PWM控制信號(hào)經(jīng)互補(bǔ)型驅(qū)動(dòng)器UC1715轉(zhuǎn)換成兩路PWM控制信號(hào)，可對(duì)開(kāi)關(guān)管進(jìn)行精確控制。通過(guò)T1、T2管腳外接電阻R58和R60可以調(diào)節(jié)圖2中td1和td2的死區(qū)時(shí)間。

3.2 隔離驅(qū)動(dòng)電路

采用隔離型驅(qū)動(dòng)電路可將驅(qū)動(dòng)的控制端與功率端隔離，將UC1715生成的兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)變壓器轉(zhuǎn)換為隔離的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)MOS管，實(shí)現(xiàn)有源箝位與功率變換。圖6為隔離驅(qū)動(dòng)電路。

電容C1、C2用于將驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的直流部分阻斷，防止驅(qū)動(dòng)變壓器飽和，二極管D1用于磁恢復(fù)以及消除負(fù)壓。

3.3 保護(hù)電路

為了保證驅(qū)動(dòng)電路的正常運(yùn)行，保護(hù)電路是必須的。采用電流隔離采樣電路，檢測(cè)主電路變壓器初級(jí)測(cè)的電流。圖7為電流采樣電路。

電流互感器T4初次級(jí)匝比為1：100，感應(yīng)電流在電阻形成的感應(yīng)電壓輸入U(xiǎn)C1843的ISEN管腳。當(dāng)感應(yīng)電壓高于1V時(shí)，UC1843停止輸出，驅(qū)動(dòng)電路停止工作，電源停止工作。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖8所示為兩路最終的驅(qū)動(dòng)波形，驅(qū)動(dòng)電壓為12V左右，兩個(gè)管之間的驅(qū)動(dòng)延時(shí)約為200ns，驅(qū)動(dòng)波形能很好的驅(qū)動(dòng)主管和箝位管，滿(mǎn)足驅(qū)動(dòng)的要求。

5 結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)采用UC1843和UC1715相結(jié)合的方法，同時(shí)采用隔離驅(qū)動(dòng)電路，設(shè)計(jì)了滿(mǎn)足有源箝位正激要求的驅(qū)動(dòng)電路。既滿(mǎn)足了星載電源的環(huán)境要求，又實(shí)現(xiàn)了控制端和功率端的隔離。

參考文獻(xiàn)

[1] 張占松，蔡宣三.開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[2] 王華彪，陳亞寧.IGBE和MOSFET的隔離驅(qū)動(dòng)技術(shù)[J].電源應(yīng)用術(shù)，2006，9（5）：43-45.

Design of Driving Circuit for Spaceborne Power Supply Based on UC1843

GU Da-fei

（Shanghai Jiaotong University，Shanghai? 201908）

Abstract：based on the pwm control chip UC1843 with aerospace level and the complementary MOS driver UC1715， using isolation drive technology and current isolation sampling technology， a driving circuit of space-borne secondary power supply based on active clamp forward is designed. The driving circuit meets the driving requirements and works reliably and stably.

Key words：active clamp;UC1843;UC1715;drive circuit