一種15W三路輸出DC/DC模塊電源的設計
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摘要：通過一種UC3843控制小功率多路輸出DC/DC模塊電源的詳細設計過程的介紹，重點討論了多路輸出模塊電源設計中與單路輸出不同的地方，詳細介紹了DC/DC模塊電源中常用的新型芯片UC3843的外圍電路參數的設計，給出了多路輸出模塊電源中變壓器和耦合電感的工程設計的詳細過程及滿足各項性能指標應注意的各種問題。
本文引用地址：http://www.104case.com/article/179327.htm關鍵詞：DC/DC變換器；多路輸出；耦合電感
0 引言
DC/DC模塊電源已廣泛用于微波通訊、航空電子、地面雷達、消防設備、醫療器械等諸多領域。其中有許多應用場合需要多路輸出。如在單片機智能控制器中，單片機供電需要5V，而運放集成電路通常需要12V。在設計多路輸出電源時，有許多地方不同于單路輸出，需要考慮的問題較多，難度較大。比如，既要考慮變壓器管腳限制、多副邊變壓器設計、各路的穩壓電路實現，又要考慮每路輕載及滿載時的負載調整率，負載的交叉調節特性。本文通過一個給單片機智能控制器供電的15W三路模塊電源的設計實例，詳細說明了多路輸出電源的設計特點。
1 電源的設計指標
12V輸入，5V/±12V三路輸出模塊電源的設計指標如表1所列。
表1 設計指標
| 項目 | 代號 | 最小值/Min | 標稱值/Nom | 最大值/Max | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|
| 負載電流（電阻） | Io1(Ro1) | 2(2.55) | A/Ω | ||
| Io2(Ro2) | 0.25(48) | A/Ω | |||
| Io3(Ro3) | 0.25(48) | A/Ω | |||
| 輸入電壓范圍 | Uin | 36 | 48 | 72 | V |
| 輸出電壓 | Uo1 | 5.025 | 5.075 | V | |
| Uo2 | 12.00 | 12.50 | V | ||
| Uo3 | －12.00 | －12.50 | V | ||
| 負載效應 | Ulr1 | ±0.5 | ％ | ||
| Ulr2 | ±1.5 | ％ | |||
| Ulr3 | ±1.5 | ％ | |||
| 負載動態特性 | dUm | ±150 | mV | ||
| dt | 200 | μs | |||
| 效率 | Eff | 80 | ％ |
2 電源的設計原理
圖1是針對單片機主板供電電源所設計的多路輸出開關電源原理圖。
圖1 多路輸出開關電源原理圖
圖1中電感L201，L202，L203是耦合電感，L204是偏置繞組，由于受變壓器管腳限制，取自耦合電感。
電路采用單端正激變換電路，當變換器接通電源時，輸入直流電壓經電阻R601和12V穩壓管D601及三極管V601和V602組成的穩壓降壓電路后，啟動UC3843。進入正常工作后，偏置繞組L204的供電電路開始工作，偏置繞組的輸出經二極管D4整流、C601濾波后輸出12V電壓，高于自供電電壓，使二極管D602反偏，啟動電路停止工作。偏置繞組為UC3843(IC301)提供工作電壓（12V），變換器進入正常工作，在PWM脈寬調制方式下，各路次級繞組的輸出經過各路的二極管整流、LC型濾波器濾波后，產生各路的直流輸出電壓。＋5V輸出的電壓由電阻器R402和R406分壓后，與可編程穩壓源TL431（IC401）中的2.5V參考電壓比較，然后通過光耦合器(IC101)反饋到UC3843的腳2，控制脈沖的占空比，穩定5V輸出。耦合電感L202及L203實現±12V兩路穩壓。過流保護電阻R101和R102檢測到開關管的過流信號，送入UC3843的腳3，封鎖UC3843的輸出信號，實現過流保護。
3 設計方案選擇
DC/DC模塊電源以中小功率為主,功率大都在150W之下,采用的電路拓撲以反激和正激變換器為主，有時也采用推挽變換器,電源要求體積小，設計時全部采用貼片元件。
3.1 主控芯片選擇
主控芯片采用新型脈寬調制集成電路UC3843，是一種電流型控制的專用芯片，圖2是UC3843原理框圖。它具有欠壓鎖定電路，低靜態電流（1mA），大電流輸出，內置能隙參考電壓，500kHz工作頻率，低R0放大器，電壓調整率可達0.01V，非常接近線性穩壓電源的調整率，低起動電流僅1mA，啟動電路非常簡單等特點。
圖2 UC3843原理框圖
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