基于全桥移相控制器UC3879的开关电源设计

摘要：采用全桥移相型PWM控制器UC3879进行了300 W开关电源的设计。实验结果表明：在开关电源的设计过程中采用全桥移相控制技术，可有效降低电磁噪声，电源的动态响应快，通用性好，工作可靠。满足系统控制指标，具有较强的鲁棒性。
关键词：UC3879；全桥移相；开关电源

电源按控制方式一般可分为线性电源和开关电源两类。其中：线性电源的输出纹波较小、电磁兼容性较好，但效率较低、发热较大、电源体积较大；开关电源以其效率高、发热量较小、体积小、重量轻，逐渐取代了线性电源。
全桥移相的开关电源控制方式拓扑结构简洁，控制方式简单。在这种控制方式下：开关频率恒定，有利于滤波器的优化设计；可实现开关管的零电压开关，减小了开关损耗，提高了电源的工作效率；由于元器件的电压和电流应力较小，降低了元器件的性能要求，使电源成本降低。因此，在中、大功率的开关电源设计过程中多采用全桥移相的控制方式。
笔者在此基础上利用全桥移相技术，进行了300 W开关电源的设计。

1 设计要求
拟设计的开关电源的技术指标如下：
(1)输入电压范围：DC 18 V～36 V；
(2)输出电压：DC 24 V；
(3)输出电压微调：标称输出电压的±10％；
(4)额定输出电流：12 A；
(5)负载调整度：±1％；
(6)输出电压纹波峰峰值：200 mVp-p；
(7)过流保护：15 A；
(8)工作温度：-20℃～+85℃；
(9)环境湿度：相对湿度90％(35℃)。

2 开关电源的设计
由于开关电源输出的功率较大，所以采用全桥移相的控制方式。电源主控芯片选用TI公司的全桥移相型PWM控制器UC3879，UC3879可对两个半桥开关电路的相位进行移相控制，实现功率级的恒频PWM控制；UC3879的4个输出端分别驱动A／B、C／D 2个半桥，每个半桥都能进行单独的导通延时(死区)调节，在该死区时间内确保下一个导通管的输出电容放电完毕，为即将导通的开关管提供零电压开通条件；UC3879可工作在电压模式和电流模式下，并具有1个独立的过电流关断电路以实现故障的快速保护。其电气特性如下：
(1)可实现0～100％的占空比控制；
(2)开关频率可达2 MHz；
(3)两个半桥输出的导通延时可单独编程；
(4)支持欠压锁定功能；
(5)软启动控制功能；
(6)锁定后的过流比较器在整个控制周期内均可重新启动；
(7)适用于电压拓扑和电流拓扑；
(8)在欠压锁定期间输出自动变成低电平；
(9)启动电流仅150μA；
(10)误差放大器带宽为10 MHz。
在开关电源的设计过程中，变压器设计是整个开关电源设计的核心，对开关电源性能有决定性的影响。现将这部分设计分述如下：
2．1 变压器设计
变压器设计的关键是磁芯的选取、原边／副边匝数的计算。在此，为避免开关电源产生的开关噪声对负载的干扰，选取开关频率为36 kHz，在此开关频率的基础上进行变压器的设计。
2．1．1 磁芯选择
36 kHz开关频率条件下：