一种高压可调式串联型开关电源的设计

唐华丽，张隽毅

（杭州米福科技有限公司，浙江 杭州 310007）

0 引言

本文基于UC3824芯片设计了一种高频、高效、高电压的串联型开关电源。该开关电源具有带负载能力强、开关管尖峰电压低、输出电压可以由独立的DC或D/A控制等优点。

1 电路设计

1.1 UC3824简介

UC3824是一块含有两个独立图腾柱输出的高频PWM控制器。1脚为反相输入端，2脚为同相输入端，3脚为COMP输出，4脚为外部时钟控制，5脚为振时钟电阻，6脚为振荡时钟电容，7脚为斜坡电压，8脚为软起动控制，9脚为过流保护及芯片关断端，10脚为芯片地，11脚为图腾柱A输出端，12脚为输出级地，13脚为芯片输出级电源，14脚为图腾柱B输出端，15脚为芯片电源电压，16脚为5.0伏参考电源。

1.2 电路分析

PWM信号由11脚输出控制Q1的栅极，通过改变Q1V MOS管的导通角实现可控式电压输出。由于UC3824的最高工作电压只有36V，而本电路设计的输入电压高达100V，因此，在IC1和Q1之间加了IC2。IC2HIP2100是一块VMOS驱动芯片，虽然IC2的工作电压只有12V，但芯片IC2工作时通过HB和HS之间的C10、C11自举电容的泵电源，其HB的电压随HS而变，且超过HS电压10V以上，设输出最大电压为90V，HB的最高电压可超过100V，在让Q1导通时HO的电压大于HS的电压10V以上，即仍大于功率场效应管Q1的GS的导通阈值，保证IC1的正常导通。L1是储能电感。当Q1导通时L1产生的发电动势是左正右负，当Q1关断时，L1产生的电动势是左负右正，相当于把IC1关断时L1的反电动势释放到回路中，D6是释放L1反电动势的二极管，Q2可以减少D6的非线性开关谐波干扰。为了使该电源的输出能受单片机控制，电路中加入了 U1，U1：2是一个电压跟随器。 U1：1是一个比较器。比较器反相端电压是输出电压经R17、R18、R19三电阻在R19上的采样电压。

图1 高电压可调式串联型开关电源Fig.1 High voltage adjustable tandem switching power supply

1.3 实验过程

（1）在 control in 输入+1V至+5V直流电压，Vout得到相应的+18V至+90V的输出。

（2）当阻性负载的电流大于5.2A时，输出发生阻塞性输出。

（3）输出纹波电压实测为2%左右。

2 结论

串联型开关电源输入与输出是共地的、不隔离的，但其优点是输入输出传输效率高。本电路的特点是：

（1）一般开关电源芯片的工作电压小于30V，当需要用于高于30V输出电压要求时，可以通过外加泵电源MODFET驱动芯片如HIP2100等芯片来满足要求。

（2）在反馈电压的采样端通过一个比较器，可以实现MCU（单片机）的D/A对输出电压的连续控制。

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