基于UC28C45的反激式輔助電源電路設計＊

黃建明，薛慧杰

（北京建筑大學 電氣與信息工程學院，北京 100044）

各國政府面對能源耗盡、環境污染的危機，投入巨額資金進行新能源的發展研究。因此，微電網應運而生，變流器控制技術是交直流混合微電網研究中的一個重要方向，而微網互聯變流器是交直流混合微網的接口，其運行方式要求輔助電源具有較高的穩定性。因此，變流器輔助電源的設計具有非常重要的意義。本文設計了一個基于UC28C45的反激式輔助電源電路，以滿足互聯變流器的運行需求。

1 UC28C45簡介

電流型控制器種類繁多，本文設計中所選為UC28C45。UC28C45是Unitrode公司生產的一種高性能固定頻率電流型控制器，包含誤差放大器、PWM比較器、PWM鎖存器、振蕩器、內部基準電源和欠壓鎖定等單元，其結構圖如圖1所示。UC28C45外部有8個引腳：引腳1是誤差放大器的輸出端；引腳2是反饋電壓輸入端；引腳3是電流檢測輸入端；引腳4是定時端，內部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時間常數決定，f=1.72（Rt×Ct），上電后，形成一個鋸齒波電壓；引腳5是公共地端；引腳6是推挽輸出端，輸出的頻率是振蕩頻率的1/2；引腳7是Vcc工作電源；引腳8是5 V基準電壓輸出端。UC28C45管腳結構圖如圖1所示。

圖1 UC28C45管腳結構圖

2 反激電路原理

由于反激式電源具有結構簡單、體積小、成本低、寬電壓輸入范圍大和容易實現隔離輸出的優點，本文選擇了反激式電源電路設計方式。本文中Q1選擇的是金屬氧化物半導體場效應管FQA9N90C，當Q1導通時高頻變壓器T1初級線圈儲能；當Q1截止時，T1初級線圈所儲能量向次級線圈傳遞，經過整流二極管最終通過電容輸出到負載兩端。反激電路原理圖如圖2所示。

圖2 反激電路原理圖

圖3 變壓器電氣原理圖

3 高頻變壓器設計

變壓器電氣原理圖如圖3所示。

變壓器的磁芯選擇鐵氧體ER28/17/11-3C90，設計輸出功率Po=60 W，效率η為80%，原邊線圈匝數N1為60，電感量L為500 μH，fs=75 kHz，線圈匝數N2為10、線圈匝數N3為7、線圈匝數N4為7、線圈匝數N5為15.

4 輔助電源實物及實驗結果

交直流混合微電網中輔助電源的穩定運行是保證變流器正常工作的重要環節。基于以上原理，本文設計了一個輔助電源電路，實物如圖4所示，輸入電壓為380 V，其輸出直流電壓為一路24 V和兩路11 V。電路中使用UC28C45集成電路，其為單輸出級，可以驅動MOS晶體管，自動前饋補償。鎖存脈寬調制用于逐周期限流，具有精密的電壓基準源，電壓調整率為0.01%，基準電壓為4.9～5.1 V，電流模式工作頻率為500 kHz。低啟動電壓和工作電流，啟動電流小于1 mA，工作電流為15 mA。輔助電源實物圖如圖4所示。為了進行實驗測試，按照設計電路制作了輔助電源模型，經過系列測試得到圖5和圖6中的實驗結果，直流電壓輸出穩定，在輸入電壓為380 V時測得輸出電壓為11 V、24 V，滿足了實驗設計要求。

圖4 輔助電源實物圖

5 研究展望

由于微電網變流器的運行對于輔助電源穩定性要求較高，可以考慮在后續的研究中進行雙電源供電的設計研究工作，以得到更加穩定的輔助電源輸出，從而使得控制電路可以控制互聯變流器對所發生的故障作出快速響應。

6 結論

發展可再生綠色能源已成為世界各國能源研究的熱點，交直流混合微電網由于其同時兼有交流微電源、直流微電源的優勢，必將成為未來智能電網可再生電能的發展趨勢。因此，積極開展交直流混合微電網關鍵理論與技術研究，建立安全高效的混合微電網系統對于經濟發展、能源利用以及環境污染治理都具有十分重大的意義。本文簡述了UC28C45的管腳結構及工作原理，分析了反激電路原理，設計了一個高頻變壓器。基于此，完成了變流器反激式輔助電源的設計，并制作了相應的實物模型。通過實驗測試驗證，此輔助電源電路輸出電壓符合預期值，滿足實驗設計要求。

圖5 直流輸出電壓11 V

圖6 直流輸出電壓24 V

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