基于UC3846的有源嵌位单级PFC开关电源

一般地，普通的单级隔离式PFC变换器与传统的DC／DC变换器相比，具有电压应力高、损耗大的缺点。针对上述问题，本文设计了一种单级PFC变换器，采用带有源嵌位和软开关的Boost-Flyback拓扑结构，从而有效地限制开关管的电压尖峰。电路主、辅开关管在软开关条件下，减少了其自身的开关损耗，提高了电源系统的整体输出效率。另外，主、辅开关管共用一组控制电路，有较强的实用性。

1、系统设计

1．1、系统结构

一个完整的、独立工作的AC／DC开关电源通常包括EMC（electromagneticcompatibility）滤波整流电路、主电路（含功率变换器、隔离变压器）、PWM（pulsewidthmodulation）产生及控制电路、驱动电路、输出电路、辅助电源电路、取样电路。本文设计的系统结构框图如图1所示。其工作原理是：输入交流市电220V，经过EMC滤波整流电路、主电路、输出电路后，得到24V直流电压；同时，采用电流取样和电压取样构成双闭环控制机制，经PWM控制芯片调节PWM波形，再通过驱动电路控制功率开关管的导通和关断，从而实现24V直流电压的稳定输出。

1．2、主电路

图2是带有源嵌位与软开关的单级PFC变换器的主电路拓扑结构。本文在基本的单级隔离式PFC变换器电路的基础上，添加了一个辅助开关管Q，和一个嵌位电容c。，构成有源嵌位；利用变压器漏感作为谐振电感L，主开关管Q和辅助开关管Q：的输出电容及电路中其他的寄生电容总和作为谐振电容c，（虚线部分），通过L和c的谐振来实现软开关。

1．3、PWM产生及控制电路和驱动电路

就整个系统而言，PWM产生及控制电路和驱动电路就像人的大脑，控制着整个系统的正常运行。本文舍弃传统的PFC专业芯片（如L6561），选用PWM控制芯片UC3846。这种方案不仅可以实现对PFC升压电路和反激式电路的实时控制，且能简化外围电路，降低成本。

UC3846是美国德州仪器生产的一款高性能固定频率电流型PWM控制芯片，采用双路互补输出，常作为半桥、全桥双极性变换器的驱动信号源。该芯片的优点是功能齐全，内置高频振荡器、差动电流检测放大器、精密基准电压、欠电压锁定电路以及软启动电路，具有自我保护功能。外部控制电路较为简单，工作频率最高可达500kHz，适应于-165—150℃的外部环境，输人电压范围为8～40v。该芯片的结构框图如图3所示。