基于UC3842的电动车用开关电源设计

电动车是目前零排放的机动车，作为绿色交通工具，将在21世纪给人类社会带来巨大的变化。而直流无刷电机凭借着其优良的性能已经成为电动车电机范畴的主流技术和发展方向。性能优良的无刷电机系统离不开性能优良的控制模块，而控制模块的性能在很大程度上取决于供电电源的性能，所以高质量的供电电源系统在整个电动车系统中占有相当紧要的位置。

直流无刷电机的控制模块是采用微控制器的数字控制的电子系统。基于UC3842高性能电流模式pWM发生器控制的开关电源适合使用于此类系统。本设计通过小型高频变压器实现输出和输入的完全隔离，不仅提高了电源的效率，简化了外围电路，也降低了电源的成本和体积。电源输出电压稳定，波纹小，不间断，性能可靠。

1单端反激式变换电路的基本结构

单端反激式变换的典型结构如图1。单端是指变压器的磁心仅工作在磁滞回线的一侧;反激是指当开关管导通时，在初级线圈中储存能量，而次级线圈不通;当开关管封闭的时候，初级线圈中的能量通过次级线圈释放给负载。这是一种成本低的调整器，可以做到输入输出部分的完全隔离，有较好的电压调整率。

2UC3842芯片的性能特点

UC3842芯片是Unitrode公司的产品，是一种高性能的单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片。其原理框图如图2所示。

由5V基准电压源、控制占空比调定的振荡器、电流测定比较器、pWM锁存器、高增益E/A误差放大器和适用于驱动功率MOSFET的大电流推挽输出电路等组成。其紧要特点是：

外接元件少，外围电路简单，价格便宜。

无需输入变压器，起动电流小(2.5V，TL431的稳压值降低，光耦U2控制端电流增大，UC3842的反馈端(VFB)电压值增大，输出端的脉冲信号占空比降低，开关管的导通时间减少，输出电压降低;反之，倘若输出电压出现负误差，UC3842的输出脉冲占空比增大，输出电压增高，达到稳压目的。同时，整个电源系统的输入、输出被隔离，UC23842受到的干扰减少。

在对电压精度要求高的场合，会把电压反馈信号从补偿端(CMOp)输入，不用UC3842的内部放大器，因此反馈信号的传输缩短了一个放大器的传输时间，使电源的动态应和更快。

3.4整流滤波电路

输出整流滤波电路笔直影响到电压波纹的大小，影响输出电压的性能。开关电源输出端中对波纹幅值的影响紧要有以下几个方面：

输入电源的噪声，是指输入电源中所蕴含的交流成分。处理的办法是在电源输入端加电容E1，以滤除此噪声干扰。

高频信号噪声，开关电源中对直流输入进行高频的斩波，然后通过高频的变压器进行传输，在这个过程中，必然会掺人高频的噪声干扰。还有功率管器件在开关的过程中引起的高频噪声。关于这类高频噪声的处理办法是在输出端采用π型滤波的方式。滤波电感采用150uH的电感，可滤除高频噪声。

采用肖特基二极管D2整流。基于它低压，功耗低，大电流的特点，有利于提高电源的效率，其反向恢复时间短，有利于减少高频噪声。

为了减少共模噪声，在输出地和输入地之间接电容。

3.5导通时序

如图4所示，在负载不同的时候，其时序电路是不相同的。在满载时绝大多数始终周期是导通的，也就是导通的频率高，中等负载会跳过一部分始终周期，而轻载时要跳过大部分的始终电路，惟有少数始终周期是导通的，这样导通周期的频率是很低的。图中，Uo是输出电压，CLK是UC3842的基准脉冲，D是UC3842的输出脉冲，Id是流过开关管的电流，Ud是变压器初级绕组下端(开关管MOSFET漏级)的电压。

4试验结果

为了检验该开关电源的性能，笔者按上述使用电路进行了探测，得到开关电源的输出波形图以及不同输人电压和不同负载时的输出电压如图5所示。

表1为输入电压在30~48V波动时，输出电压的波动情况。表2是负载电流在10~500mA变化时，输出电压的波动情况。

5结论

UC3842是一种高性能的固定频率电流型控制器，单端输出，可笔直驱动晶体管和MOSFET，具有管脚数量少、外围电路简单、安装与调试简便、性能优良、价格低廉等优势。本设计中充足使用了UC3842的控制功能，实现了对输出电压的负反馈调节以及各种保护机制。这种开关电源结构简单，性能稳定，实现了对电动车无刷电机控制模块的供电，对提高电动车整体性能大有益处。

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