本文设计所用的MOSFET的工作频率在80kHz~400kHZ不等,适用于它的闭环电路可以用MC33067和MIC4422的配合、UC3861、l6599等。这几种方法结果几乎相同。本文使用saber仿真软件进行仿真实验,而在saber中UC3861可以较好的使用,所以本文使用UC3861。
1UC3861的简单介绍
根据UC3861的datasheet可知,UC3861的内部原理图如下图所示:
图1UC3861的芯片示意图
UC3861要求驱动电压V cc为15~20V之间,反馈输入电压在-0.4V到7V之间,输出电流为直流5/10A到1.5A之间,额定功率为1W左右,工作温度要求在140℃到300℃之间。对“ground”管脚的要求是误差必须不能高于±0.2V,如果输出有错误的话,它的电流会有±2mA的波动。误差放大器E/A用来反馈给主工作区域,而且驱动电压控制桭荡器VCO。VCO启动控制信号的发生,然后输出的脉冲的宽度再由过零检测比较器ZDC进行调整,让脉冲变成可以驱动MOSFET。最后驱动MOSFET,并且主要可以控制开关的工作频率,调节电路的电压增益。 欠压封锁电路(UVLO)对于电路的掌控也是比较严格的。当输入电压小于10.5V的时候,输出驱动脉冲信号就会变成一个固定的信号值而没有如方波一样的变化,这样主电路就会停止工作,反之当Vcc两端的电压大于16.5V的时候,
就会输出MOSFET驱动信号使变换器开始工作。
Fault是故障检测接头用于检测电路是否是处于故障,一般接地。
2UC3861的工作原理
以下是UC3861的外部连接图:
图2UC3861的内部图和外部连接
图3UC3861的工作波形
UC3861输出的开关管驱动信号主要是由输出电压在Range上和内部5V上电流的和决定。具体工作方式如下:在Rmin和Range上的电流给Cvco充电使它两端的电压升高到3V左右,这样内部的滞后比较器输出电压是高电平,三极管就变成了导通状态,使Cvco放电到2V左右,由于这个过程比较迅速,所以可以看成电压是瞬间到达的;当它两端电压下降到2V后,三极管又截止了,可以对Cvco充电,因为这个过程比较迅速,所以可以看成电压是瞬间到达的。这样,Cvco的输出电压就成了一个2V~3V的方波,经过误差放大器的作用就可以
作为主电路MOSFET的驱动脉冲。由上文可以知道UC3861的特点有:(1)可以很好的让MOSFET实现ZVS;
(2)输出信号会在“ni”管脚输入为零时停止;
(3)内部有5V的基准电压;
(4)由“VCO”管脚控制的工作频率范围为10kHZ~1000kHZ;
(5)重新启动的时候延时时间可以随意调整;
(6)驱动电流较小耗损较小(一般是150微安左右);
(7)输出电流最高可达1A。
3闭环电路的设计
根据上面2节对UC3861的介绍,本文设计了这样的闭环电路:
图4闭环电路的设计图
如果要直观的表现本文的拓扑图的设计,截取了在saber里的图。从图中可以看出“sgnd”和“pgnd”两个无关相与“zero”管脚接地,“ni”管脚是输入的反馈信号并且需要一个较大的电阻来稳流使之不是太大,“Vcc”管脚接一个直流电压源并且电压源需要和一个较大电容并联来滤波,“range”“rmin”“Cvco”三个管脚分别接上用来控制最大最小输出频率的元器件然后接地,range、rmin、cvco联合用来控制输出的最大和最小频率。“rc”管脚上接的Rpw和Cpw是用来控制死去时间
的,为RpwCpw
。“a_out”的输出脉冲信号用来控制Q1和Q3,“b_out”
Tpw3.0
的输出脉冲信号用来控制Q2和Q4。而R1、R2、C2构成比例积分环节。然后比例系数由R1和R2确定积分系数由R1和C2确定。C1是整个电路的一个滤波电容,选择一个较大的。