一种电流型DC/DC变换器的研制

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1 引言
    开关变换器通常采用电压型和电流型两种控制方式［1］。电压型控制器只有电压反馈控制，电流型控制器增加了电流反馈控制，电流型控制比电压型控制的 PWM 具有许多优点，它能自动对称校正、可实现逐周限流、输出并联工作方便、更快的负载动态响应及简单的回路补偿等特性。
2 高频电流型脉宽控制器 UC3825b


    UC3825b 是高性能脉宽控制器［2］。该控制器包含精确的电压基准、微功率启动电路、软启动、高频振荡器、宽带误带放大器、快速电流限制比较器、双脉冲抑制逻辑和双图腾柱输出驱动器。信号经过电流限制和比较器，逻辑和输出驱动器，具有很短的传输延时。
    UC3825b 具有以下特点：适用于电压型或电流型开关电源电路；实际开关频率可达1MHz以上；输出脉冲最大传输延迟时间为50ns；具有两路大电流推拉式输出，峰值电流为2A，；具有软启动控制；具有逐脉冲限流比较器；具有全周期再启动的封锁式过流比较器；启动电流很小——典型值为100mA；在欠压锁定期间，输出低电平及空载电流可降低到启动电流值。
3 1MHz 电流型 PWM DC/DC变换器
3.1 主要技术参数
输出电压：36V±3V
开关频率：1MHz
输出电压：5V
输出电流：20A
额定输出功率：100W
效率：86%
3.2 电路原理框图
    图1为该1MHz 电流型 PWM DC/DC变换器的原理框图；变换器的主电路原理见图2。电流型控制电路以 UC3825b 为核心，开关频率为1MHz；变换器采用推挽式［3］主电路 ；同步整流采用功率 MOSFET 可控整流电路；辅助电流由电阻和12V稳压管组成(也可采用自举电路)，为 UC3825b 提供+12V 电源；电流采样是取变压器初级串联电阻上的电压(见图2中电阻R)。



    采取此功率 MOSFET 管整流电路，可以大大提高整流效率。输出+5V/20A，采取导通电阻10mΩ的功率 MOSFET 管，则导通损耗为：
PON=10mΩ×(20A)2=4×103mW=4w
    如果采取肖特基二极管整流电路，肖特基二极管的导通压降取0.6V，则导通损耗为：
PON=0.6V×20A=12w
    可见仅整流管损耗就减小8W，效率约能提高6%。
3.5 变压器的制造
    初级绕组 N2与次级绕组 N4之间具有较紧密的耦合；而初级绕组 N1到初级绕组 N2之间的耦合不很严格。
3.6 高频设计
    需要特别注意外部导体和元件的布置，减小不必要的电感和电容影响。所有的导线长度必须尽可能地短。印制电路板应仔细地布置元件及其连接。功率 MOSFET 管栅极的电阻应选碳成分的电阻，以降低串联电感。
4 结论
    利用高频电流型 PWM 控制器 UC3825b 研制的100W、1MHz 电流型 DC/DC 变换器在设计上完全满足指标要求；并且，由于采用功率 MOSFET 管全波同步整流电路，使效率高达86%；这也表明电流型控制具有许多优势。
参考文献
1 叶惠贞等.新颖开关稳压电源.北京：国防工业出版社，1999
2 王鸿麟等.现代通信电源.北京：人民邮电出版社，1998
3 张占松等.开关电源的原理与设计.北京：电子工业出版社，1999