100W单端正激开关电源方案分享之控制电路设计

在昨天的开关电源方案分享过程中，本文为各位工程师们分享了一种100W的单端正激式开关电源设计方案，并针对其主电路的设计情况进行了详细介绍。在今天的方案分享中，本文将会继续就这一开关电源方案中的控制电路设计情况进行详细分析，下面就让我们一起来看看吧。

电流型控制模式分析

在控制电路的设计过程中，有两种的控制方式可以选择，分别是电压型和电流型两种。传统的PWM开关稳压电源采用电压型控制模式，其电路结构如下图图1所示，以输出电压作为反馈信号，与给定电压相比较，产生误差控制电压，然后在PWM比较器中与锯齿波相比较，调节开关的触发信号的占空比，实现输出电压调节，这种系统以电压反馈构成单环系统，达到稳定输出电压目的。

图1 电压型控制模式原理图

尽管传统的电压型控制电路在设计和元件选择方面相对来说要简单，但是存在动态响应较差等问题，因此，本方案选择使用电流型控制模式进行控制电路的设计。电流控制模式如图2所示。其控制部分主要由电压采样电阻和电流采样电阻、误差比较器和PWM比较器以及锁存器组成。当变换器工作时振荡器产生固定时钟使寄存器置位，从而使开关管开通。

图2 电流型控制模式原理图

UC3842外围电路设计

在本方案中，本文所设计的这一100W开关电源的振荡器频率，主要是由接在升压芯片UC3842的4脚上的电阻RTR和电容CTC决定，其频率计算公式为：f=1.8/RC。此时，假设工作频率小于20kHZ进入音频范围则噪声较大，纹波增大。若开关频率较高时，则开关损耗增大，系统效率降低。因此确定工作频率时要折衷考虑，实际选择工作频率为250KHZ。RTR选值为100K，CT选值为72nF的两个电容并联。为达到100W的输出功率设计要求，本文中RT、CT分别为R19、C16，C15为消噪电容，取值为0.01μF。

由于本方案所采用的是电流型的控制电路设计方案，在这种电路结构中由于储能电感的作用，在开关管开启和关闭时会形成大的尖峰电流，并会在检测电阻Rs上产生一个尖峰脉冲。因此为防止造成UC3842的误动作，在Rs取样点到UC3842的脚3间加入R、C滤波电路，R、C时间常数约等于电流尖峰的持续时间。为了改善电流波形前沿尖脉冲所导致的不稳定性，本文由R15、C13构成RC滤波电路，其中R15取1k，C13取470pF，Rs取3.3Ω。

为了改善升压芯片UC3842内部误差放大器的频率响应，本方案中，我们选择在反馈补偿端加上RC滤波电路，本文中由R16、R17、R14构成，取值分别为150k、4.7k、100pF，外加一个接地电阻R18，取值为3.6k。启动电路的设计为了降低功耗，3842采用两条供电电路，一条是启动时通过R2供电，另一条是启动后辅助电源供电，电路如图3所示。

图3 UC3842供电电路

由于在开关电源的实际应用过程中，正常工作情况下电源本身的驱动电流很大，为了安全和输出功率的稳定起见，本文选择由变压器分一个绕组进行供电，这样可以降低开关电源的功耗。图中C12和R13起储能和滤波作用，因为UC3842的瞬态驱动功率较大，所以C12取值就比较大为470μF，R13取10k，R2取56k。UC3842的整体外围电路如图4所示。

图4 UC3842的整体外围电路

整流电路的选择

在这一100W单端正激式开关电源的方案设计中，其内部所设置的整流电路，主要任务是将交流电变换成直流电。完成这一任务主要靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。其设计完成后的单相桥式整流电路如图5所示：

图5 单相桥式整流电路图

以上就是本文针对一种100W的单端正激式开关电源的控制电路，所进行的设计分享。在明天的方案分享中，本文将会就这一方案中的保护电路设计思路进行总结和详细分析，欢迎大家继续关注。