高频开关直流电源系统的设计要求分析

　　0 概述

　　近几年来，各式各样的开关电源以其小巧的体积、较高的功率密度和高效率越来越得到广泛的应用。随着电力系统自动化程度的提高，特别是其保护装置的微机化，通讯装置的程控化，对电源的体积和效率的要求不断提高。电源中磁性元件和散热器件成了提高功率密度的巨大障碍。开关频率的提高可以使开关变换器(特别是变压器、电感等磁性元件以及电容)的体积、重量大为减小，从而提高变换器的功率密度。另外，提高开关频率可以降低开关电源的音频噪声和改善动态响应。但是由于开关管的通断控制与开关管上流过的电流和两端所加的电压无关，而早期的脉宽调制(PWM)开关电源工作在硬开关模式，在硬开关中功率开关管的开通或关断是在器件上的电压或电流不等于零的状态下强迫进行的，电路的开关损耗很大，开关频率越高，损耗越大，不但增加了热设计的难度而且大大降低了系统得可靠性，这使得PWM开关技术的高频化受到了许多的限制。

　　根据高频电力操作电源的设计要求，结合实际的经验和实验结果选择合适的开关器件，设计出稳定可靠、性能优越的控制电路、驱动电路、缓冲电路以及主要的磁性元器件。对最大电流自动均流法的工作原理以及系统稳定性进行了较为深入的研究。采用均流控制芯片UC3907设计了电源的均流控制电路，使模块单元具有可并联功能，可以实现多电源模块并联组成更大功率的电源系统。

　　1 系统原理的设计思想

　　在设计大型的开关电源模块时，首先需要对系统有一个整体的规划，以便于设计整体结构及相应的辅助电源。高频开关直流电源系统的总体框图。

　　3 控制电路设计

　　采用集成芯片UC3525外加运放构成平均电流模式控制电路并用单片UC3525外加逻辑电路的方式形成有限双极性控制的4路控制信号。

　　1） 外环控制。电压给定信号与输出电压反馈信号经运放U1补偿比较得Ue，接到UC3525的内部误差放大器正相输入端2脚作为反馈电流的控制信号Uip。当输出电流超过给定限流值时，D11导通，Uip被嵌在给定限流值上。

　　2） 内环控制。采样电阻检测输出电流并通过电流检测放大器得电流反馈信号。接到UC3525的内部误差放大器反相输入端的1脚，与Uip进行比较。UC3525的9脚为反馈补偿端。

　　3） 有限双极性控制。UC3525的4脚为同步信号输出，该信号作为D触发器U3的时钟信号，U3的Q端(1脚)和端(2脚)既可得到占空比为50％相位相差180的两组脉冲，Q11、Q12用于控制死区时间。