本文介紹了一種基于專用芯片UC3842的開關穩壓電源。在電機調速控制器中，該電源提供功率開關元件基極(柵極)驅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］。采用反激變換器結構［2］，具有結構簡單、損耗小的優點，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，其內部結構如圖2所示

    他集成了振蕩器、有溫度補償的高增益誤差放大器、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。可以實現逐個脈沖的電流限制，輸出電流可達1 A，可直接驅動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三相不控整流，再經支撐電容平滑，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D3，C16提供ＵＣ3842的工作電壓。另一繞組W2的高頻電壓經D2，C13整流濾波，再經7.5kΩ電阻R12，R13和2kΩ電位器RP1分壓，獲得輸出電壓信號。此信號經可調穩壓管ＴＬ431產生偏差信號，再經光電隔離加到ＵＣ3842的誤差放大器放大，控制ＶＭＯＳ管的開通與截止，實現穩壓的目的。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，實現單周期過流保護。

    UC3842驅動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動(W6，W7，W8，W9)與ＰＷＭ控制電路(W2，W4，W5)。電路穩定工作時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實現反饋控制來穩壓。為獲得高品質的控制電源，應用線性穩壓芯片7815和7915(如圖1所示)構成了復合式開關穩壓電源。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個上橋臂元件的驅動電源，Ｗ9提供了下橋臂3個元件的驅動電源(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)。按逆變器開關元件對驅動電路電壓、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。