基于UC1843的星載電源的驅動電路設計

顧達飛

摘要：基于有宇航等級的PWM控制芯片UC1843和互補型MOS驅動器UC1715，采用隔離驅動技術、電流隔離采樣技術，設計了一種以有源箝位正激為拓撲的星載二次電源的驅動電路。該驅動電路滿足驅動要求，工作可靠穩定。

關鍵詞：有源箝位;UC1843;UC1715;驅動電路

中圖分類號：TM46 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）08-0145-02

0 引言

星載二次電源在空間環境下穩定工作，需具備抗輻照能力，其驅動電路也需滿足這一要求。本文電源是基于有源箝位正激變換器，由于常用的有源箝位PWM控制芯片的質量等級無抗輻照指標，因此本文基于有宇航等級的PWM控制芯片UC1843和互補型MOS驅動器UC1715，設計一種滿足有源箝位正激電路要求的驅動電路。

1 電源的驅動要求

有源箝位正激變換器的原理框圖如圖1所示。在正激拓撲的基礎上，加入有源箝位部分，有源箝位部分包括箝位開關QC和箝位電容CR。

主開關管QA、箝位開關管QC分別由驅動信號FDR1、FDR2控制，FDR1、FDR2的工作時序圖如圖2所示。

開關管QA、QC交替導通。當主開關管QA導通時，次級二極管D1導通，初級側電流傳至變壓器次級傳遞給負載;主開關管QA關斷，箝位開關管QC導通時，變壓器T1中的勵磁電流給箝位電容CR充電，實現磁復位。通過調節QA、QC交替導通的死區時間td1、td2，利用變壓器T1的漏感與主開關管QA分布電容之間的諧振，可以實現主開關管QA的軟開關。

2 芯片介紹

2.1 PWM控制芯片UC1843

TI公司的UC1843包含可微調的振蕩器、脈寬調制器、高增益的誤差放大器以及電流取樣比較器。其內部框圖如圖3所示。

1腳為芯片的補償引腳，用于反饋回路的補償網絡;2腳為誤差放大器的“-”端;3腳為電流取樣比較器的輸入端，當電壓大于1V時芯片關斷;4腳為主驅動器，接有源箝位正激電路的主開關管;5腳為芯片地;6腳為PWM輸出信號;7腳為電源輸入，電壓小于7.8V芯片關斷不能正常工作;8腳為5V基準電壓的輸出。

2.2 互補型MOS驅動器UC1715

圖4為UC1715的內部原理框圖，1腳為芯片的電源輸入端，輸入電壓范圍為7V到30V;2腳為輔助驅動器，接有源箝位正激電路的箝位開關管，其驅動能力比主驅動器要弱;3腳為芯片地;4腳為主驅動器，接有源箝位正激電路的主開關管;5腳用來設定主驅動器的延時;6腳接外部PWM信號，接UC1843的輸出;7腳用來設定輔助驅動器的延時;8腳為使能端，高電平有效。

3 驅動電路設計

3.1 驅動信號轉換電路

圖5為驅動信號轉換電路，UC1843經電流反饋調節后的一路PWM控制信號經互補型驅動器UC1715轉換成兩路PWM控制信號，可對開關管進行精確控制。通過T1、T2管腳外接電阻R58和R60可以調節圖2中td1和td2的死區時間。

3.2 隔離驅動電路

采用隔離型驅動電路可將驅動的控制端與功率端隔離，將UC1715生成的兩路驅動信號經過變壓器轉換為隔離的驅動信號，驅動MOS管，實現有源箝位與功率變換。圖6為隔離驅動電路。

電容C1、C2用于將驅動信號中的直流部分阻斷，防止驅動變壓器飽和，二極管D1用于磁恢復以及消除負壓。

3.3 保護電路

為了保證驅動電路的正常運行，保護電路是必須的。采用電流隔離采樣電路，檢測主電路變壓器初級測的電流。圖7為電流采樣電路。

電流互感器T4初次級匝比為1：100，感應電流在電阻形成的感應電壓輸入UC1843的ISEN管腳。當感應電壓高于1V時，UC1843停止輸出，驅動電路停止工作，電源停止工作。

4 實驗結果

圖8所示為兩路最終的驅動波形，驅動電壓為12V左右，兩個管之間的驅動延時約為200ns，驅動波形能很好的驅動主管和箝位管，滿足驅動的要求。

5 結語

本設計采用UC1843和UC1715相結合的方法，同時采用隔離驅動電路，設計了滿足有源箝位正激要求的驅動電路。既滿足了星載電源的環境要求，又實現了控制端和功率端的隔離。

參考文獻

[1] 張占松，蔡宣三.開關電源的原理與設計[M].北京：電子工業出版社，2004.

[2] 王華彪，陳亞寧.IGBE和MOSFET的隔離驅動技術[J].電源應用術，2006，9（5）：43-45.

Design of Driving Circuit for Spaceborne Power Supply Based on UC1843

GU Da-fei

（Shanghai Jiaotong University，Shanghai? 201908）

Abstract：based on the pwm control chip UC1843 with aerospace level and the complementary MOS driver UC1715， using isolation drive technology and current isolation sampling technology， a driving circuit of space-borne secondary power supply based on active clamp forward is designed. The driving circuit meets the driving requirements and works reliably and stably.

Key words：active clamp;UC1843;UC1715;drive circuit