大功率可調開關電源關鍵設計

　　MC33060 控制電路和輸入調節(jié)電路分別如下圖7 和圖8 所示，選MC33060 為控制IC，其外圍器件選擇此處不再贅述，參考典型電路設計中參數選擇部分。其中比較器1 作電壓采樣，比較器2 作電流采樣。輸入可調電壓經分壓跟隨后送入比較器的負向端作為參考電壓控制電源輸出大小。

　　圖 7 MC33060 控制電路

　　圖 8 輸入調節(jié)電路

　3.3 反相延時驅動電路

　　反相延時驅動電路如下圖8 所示。電路中驅動芯片采用了美國International Rectifier（IR）公司的IR2110.它不僅包括基本的開關單元和驅動電路，還具有與外電路結合的保護控制功能。其懸浮溝道的設計使其可以驅動工作在母線電壓不高于600V 的開關管，其內部具有欠壓保護功能，與外電路結合，可以方便地設計出過電流，過電壓保護，因此不需要額外的過壓、欠壓、過流等保護電路，簡化了電路的設計。

　　圖 8 反相延時驅動電路

　　該芯片為而輸出高壓柵極驅動器，14 腳雙列直插，驅動信號延時為ns 級，開關頻率可從幾十赫茲到幾百千赫茲。IR2110 具有二路輸入信號和二路輸出信號，其中二路輸出信號中的一路具有電平轉換功能，可直接驅動高壓側的功率器件。該驅動器可與主電路共地運行，且只需一路控制電源，克服了常規(guī)驅動器需要多路隔離電源的缺點，大大簡化了硬件設計。IR2110 就簡易真值圖如下圖9 所示。

　　圖 9 IR2110 簡易真值圖。

　　IR2110 有2 個輸出驅動器，其信號取自輸入信號發(fā)生器，發(fā)生器提供2 個輸出，低側的驅動信號直接取自信號發(fā)生器LO，而高側驅動信號HO 則必須通過電平轉換方能用于高側輸出驅動器。本系統(tǒng)中驅動雙管需一片IR2110 即可。

　　因驅動雙管，且雙管不能同時導通，控制IC 輸出只有一路信號，則在控制IC 輸出和驅動之間需加入反相延時電路，將控制IC 輸出的一路PWM 經同相和反相比較器后，經電阻R29 和R30 的上拉分別對電容C12、C13 充電產生延時，使得兩路PWM 具有對稱互補性且具有一定的死區(qū)間隔，保證主回路中兩開關管不會同時導通。在電路中HIN 和LIN 標號端得到的波形圖如下圖10 所示。

　　圖 10 反相后驅動波形

　3.4 主回路與輸出采樣

　　主回路如圖 11 所示，采用半橋開關電路。

　　圖 11 主回路

　　根據整流后的電壓和輸入電流參數，選擇IRF840 為高頻開關管，其最大耐壓VDS 為500V，最大能承受的導通電流ID 為8A，滿足設計要求。工作在高頻工作狀態(tài)的續(xù)流二極管一般選用快恢復的二極管，此處選擇HFA25TB60，能承受600V 的反向壓降，最大導通電流為25A，且恢復時間僅為35ns.輸出部分通過兩個電阻分壓至電壓采樣電路，如下圖12 所示。

　　圖 12 電壓采樣電路

　　3.5 過流保護電路

　　過流保護電路如下圖13 所示。

　　圖 13 過流檢測電路。

　　在主回路的上端串聯一個0.33 歐姆10W 的功率電阻作為采樣電阻，當電流過大時，光耦中光敏三極管導通，檢測電路輸出高電平到IR2110 的SD 端，由于SD 是低電平有效、高電平關斷點，因此電流過大時能很好地保護電路。且如前所述，IR2110 自身帶有各種保護電路，故外圍的電流電壓保護電路可以大大簡化。

　　4. 總結

　　本設計給出了在非隔離拓撲下一種設計大功率開關電源的方法，電路結構簡單。在主回路中采用半橋電路替代傳統(tǒng)的單管開關電路，在上管關閉時，下管的開通能更好地保證輸出續(xù)流的穩(wěn)定性，且保證功率的輸出。文中并未給出電感量的計算方法，因不是討論重點，可根據電路中輸出電流、電壓和開關管的RDS（MOSFET 管漏極和源極導通電阻）等參數來計算，實際中應留有一定的余量值。系統(tǒng)運行基本穩(wěn)定，可考慮應用于工業(yè)電源設計中。