本文介紹了一種基于專用芯片UC3842的開關穩(wěn)壓電源,。在電機調(diào)速控制器中,，該電源提供功率開關元件基極(柵極)驅(qū)動電壓和控制電路工作電壓。開關電源性能的好壞直接影響到電機調(diào)速控制器的工作可靠性,。該電源是為30 kW開關磁阻電機控制器設計的,，也適用于采用功率ＭＯＳＦＥＴ或ＩＧＢＴ作為開關元件的中小功率感應電機調(diào)速控制器。

1主回路方案

1.1電源電路

    此電源是為30 kW開關磁阻電機控制器設計的,，此電機功率變換器的主電路為不對稱半橋電路［1］,。采用反激變換器結(jié)構(gòu)［2］，具有結(jié)構(gòu)簡單,、損耗小的優(yōu)點,，但輸出電壓紋波較大，通常用在150 W以下的電源中,。具體電路如圖1所示,。

    此電源為單芯片集成穩(wěn)壓電源，PWM芯片采用UC3842,。UC3842是一種高性能的固定頻率電流型控制器,，是專為脫線式直流變換電路設計的，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示

    他集成了振蕩器,、有溫度補償?shù)母咴鲆嬲`差放大器,、電流檢測比較器、圖騰柱輸出電路,、輸入和基準欠電壓鎖定電路及PWM鎖存器電路,?？梢詫崿F(xiàn)逐個脈沖的電流限制，輸出電流可達1 A,，可直接驅(qū)動MOSFET,。

1.2工作原理

    此電源電路工作原理為：220 V三相的交流輸入電壓先經(jīng)三相不控整流，再經(jīng)支撐電容平滑,，為電源電路提供550 V直流工作電壓,。當三相逆變器接通電源時，R5和C2吸收電路啟動時的沖擊電流,。從逆變器主電路來的直流母線電壓經(jīng)電阻R6降壓后,，給ＵＣ3842提供約16V的起動電壓。進入正常工作后,，二次繞組W3經(jīng)D3,，C16提供ＵＣ3842的工作電壓。另一繞組W2的高頻電壓經(jīng)D2,，C13整流濾波,，再經(jīng)7.5kΩ電阻R12，R13和2kΩ電位器RP1分壓,，獲得輸出電壓信號,。此信號經(jīng)可調(diào)穩(wěn)壓管ＴＬ431產(chǎn)生偏差信號，再經(jīng)光電隔離加到ＵＣ3842的誤差放大器放大,，控制ＶＭＯＳ管的開通與截止,，實現(xiàn)穩(wěn)壓的目的。電源的過流保護由1.8Ω電阻R19檢測到ＶＭＯＳ管的過流信號,，電流超過域值時封鎖ＵＣ3842輸出信號,，實現(xiàn)單周期過流保護。

    UC3842驅(qū)動VMOS管VT1以控制高頻變壓器一次繞組通斷,，進而獲得多組副邊電壓輸出,。此輸出經(jīng)二極管整流、電容濾波后得到多路直流電壓,。供給三相逆變器各功率開關元件驅(qū)動(W6,，W7，W8,，W9)與ＰＷＭ控制電路(W2,，W4，W5),。電路穩(wěn)定工作時UC 3842的電源由W3,，D3，C16組成的電源電路提供,。

    ＶＭＯＳ管選用耐壓1000Ｖ,，電流8Ａ的場效應管8N100,。為了保證開關元件在快速開關過程中不產(chǎn)生過大的尖峰電壓，需用C8,，R15，D1組成的ＲＣＤ緩沖電路來抑制,。緩沖電路二極管V3選用快速恢復二極管FR107,。

    R8，R9和穩(wěn)壓管D11用來限制柵極電壓和電流,，進而限制ＶＭＯＳ管開關速度,，有利于改善電磁兼容性。

    +15V電源和-15V電源對控制電路電源精度要求較高,，但因為共用同一個變壓器很難通過PWM實現(xiàn)反饋控制來穩(wěn)壓,。為獲得高品質(zhì)的控制電源，應用線性穩(wěn)壓芯片7815和7915(如圖1所示)構(gòu)成了復合式開關穩(wěn)壓電源,。為防止輸出在輕載或空載時的電壓升高,，在5 V整流輸出端并聯(lián)一個100Ω的負載電阻。

2變壓器設計

    電機控制逆變器開關電源是一個具有多路輸出的直流電源,。由高頻變壓器8個副邊繞組經(jīng)整流濾波后獲得,。開關電源的性能在很大程度上決定于變壓器的設計。

2.1功率計算

    高頻變壓器的副邊繞組Ｗ6,，Ｗ7,，Ｗ8提供了三相逆變器3個上橋臂元件的驅(qū)動電源，Ｗ9提供了下橋臂3個元件的驅(qū)動電源(亦可用3個繞組分別提供,，以避免交叉干擾,，此處只用一組是為了簡化系統(tǒng))。按逆變器開關元件對驅(qū)動電路電壓,、電流的要求確定功率,。本電機控制功率變換器功率模塊為IGBT，驅(qū)動模塊為EXB841,。選定Ｗ2,，Ｗ3，Ｗ4電壓20Ｖ,，電流100mA,；Ｗ5電壓20Ｖ，電流200mA,。Ｗ6,，Ｗ7繞組提供其他模擬電路±15Ｖ，300mA電源,。Ｗ8繞組提供5Ｖ給微處理器,，輸出電流為2Ａ,。Ｗ2為開關電源自身的反饋繞組，其功率很小,，可忽略,。