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基于UC3844控制的双管正激式变换器在电动自行车充电器中的应用

基于UC3844控制的双管正激式变换器在电动自行车充电器中的应用

0引言 电动自行车作为一种轻便,无污染的新型交通工具越来越普及,其动力部分市场上大多采用阀控式全密封免维修的铅酸蓄电池。该蓄电池在正常充电时,比较好的充电方式是恒压限流充电方式,即充电电源的电压在整个充电过程中是恒定的,同时对初充电流加以限制。本文所设计的充电器其充电对象为两节12V/100Ah铅酸蓄电池,输入电压范围是130~240V,28V输出时额定电流是15A,该充电器主要有两部分组成:主电
0引言

电动自行车作为一种轻便,无污染的新型交通工具越来越普及,其动力部分市场上大多采用阀控式全密封免维修的铅酸蓄电池。该蓄电池在正常充电时,比较好的充电方式是恒压限流充电方式,即充电电源的电压在整个充电过程中是恒定的,同时对初充电流加以限制。

本文所设计的充电器其充电对象为两节12V/100Ah铅酸蓄电池,输入电压范围是130~240V,28V输出时额定电流是15A,该充电器主要有两部分组成:主电路和控制电路。

1充电器电路组成部分及原理分析

1 .1主电路拓扑结构



图1 双管正激式变换器

如图1所示,该充电器主电路采用双管正激式变换器.其工作过程基本分成三个过程:能量转移阶段、变压器磁复位阶段和死区阶段。在能量转移阶段,原边的两个MOSFET管Q1、Q2都导通,能量从输入端向输出端转移。在变压器磁复位阶段,原边的两个快恢复二极管D1、D2都导通,使变压器绕组承受反相输入电压,从而实现变压器的磁复位。当变压器完全复位后,变换器工作在死区阶段,即原边无电流,副边通过D5、L3续流。

MOSFET的驱动部分采用带有隔离变压器的互补驱动电路,依靠隔直电容C6和变压器T2使MOSFET可靠导通和关断,抗干扰能力强。

MOSFET的驱动控制主要采用电流型脉宽调制控制器UC3844, 如图1所示,控制电路的V端连接到3844的电源脚。当充电器工作开始时,整流输出侧通过R1、C5给UC3844提供电源,使其启动,变压器T1开始工作,此时由副边绕组N3,稳压二极管W1、W2,晶体管Q3,R7及D3构成了串联反馈型晶体管稳压电路开始给3844提供稳定工作电源。其具体工作原理分析如下:当T1的副边供电绕组N3输出电压变大时,Q3的E端输出电压相应变大,由于B端的基准电压被W2稳住不变,故晶体管的基极电位Ub也不变,那么基-射极电压Ube将减少,从而Ib减少,管压降Uce增大,又让Q3的E端输出电压相应减小,故E端的输出电压保持不变。如果N3输出电压变小时,调节过程与上述正好相反。

1.2控制电路组成

控制电路主要由电流型脉宽调制控制器UC3844和可调基准电压源TL431组成。

UC3844具有电压环和电流环双闭环控制性能,其内部方框图如图2所示,其引脚共有8个,第2脚是电压反馈端,将取样电压加至E/A误差放大器的反相输入端,与同相放大器的2.5V基准电压进行比较,产生误差电压。利用内部E/A误差放大器可以构成电压环。第3脚是电流反馈端,电流取样电压由第3脚输入到电流比较器。利用第3脚和电流比较器可以构成电流环。第1脚是补偿端,外接阻容元件以补偿误差放大器的频率特性.UC3844的振荡工作频率由4脚和8脚之间的所接定时电阻Rt以及4脚和地之间所接的定时电容Ct设定。



图2 UC3844脉宽调制器内部方框图

TL431是一种可调式精密并联稳压器,其等效内部电路如图3所示,主要由四部分组成:①误差放大器A,其同相输入端接取样电压UREF,反相输入端则接内部2.5V基准电压

Uref,并且设计为UREF=Uref;②内部2.50V基准电压源 UREF;③NPN型晶体管VT,在电路中起调节负载电流的作用;④保护二极管VD,能防止因K-A间电源极性接反而损坏芯片。通常在R-K端加入R、C构成误差放大器的反馈网络.TL431作为可调电压源时,外部接线图如图4所示,其输出电压由外部电阻R1和R2来设定,有公式U0=UKA=(1+R1/R2)*UREF
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