【導(dǎo)讀】由于反激變換器的電路拓?fù)浜唵危敵雠c輸入電氣隔離，能高效提供多組直流輸出，升降壓范圍寬，因此在中小功率場合得到廣泛應(yīng)用。本文利用反激變換器的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了利用分立元器件搭構(gòu)的驅(qū)動(dòng)控制電路，驅(qū)動(dòng)反激變換器，為日后的集成化作準(zhǔn)備。
驅(qū)動(dòng)控制電路拓?fù)?br />
圖1中，V8為振蕩電路產(chǎn)生的振蕩脈沖，其占空比為50％，由該脈沖決定開關(guān)器件的工作頻率。V1為原邊電流采樣電阻上的壓降，V2為輸出電壓的反饋值，V3是用于驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的信號(hào)。V2經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行誤差放大后輸入到比較器的反向端，與輸入到比較器同向端的經(jīng)過誤差放大后的V1值進(jìn)行比較，從而決定V3的脈寬大小。邏輯電路產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過輸出級(jí)后用來驅(qū)動(dòng)MOSFET的開通和關(guān)斷，該信號(hào)（V3）的占空比與輸出電壓的反饋值V2成反比，實(shí)現(xiàn)電壓反饋式的控制環(huán)，同時(shí)，該信號(hào)的占空比還與輸入的直流電壓值成反比，以實(shí)現(xiàn)電路的前饋控制。V3信號(hào)由經(jīng)過放大后的原邊電流的采樣電阻上的電壓值和經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓的反饋值共同來控制。圖2為各個(gè)反饋信號(hào)的誤差放大值、振蕩脈沖V8以及MOSFET的驅(qū)動(dòng)信號(hào)V3波形。圖2中1）為振蕩脈沖V8的波形，2）為驅(qū)動(dòng)信號(hào)V3的波形，3）、4）為電壓反饋和電流反饋值經(jīng)過誤差放大后的波形（V2和V1的波形）。
圖1：PWM邏輯電路及輸出電路
由圖2可知，當(dāng)反饋電流的誤差放大值V1大于反饋電壓的誤差值V2時(shí)，比較器就輸出高電平，驅(qū)動(dòng)信號(hào)變成低電平，使MOSFET管關(guān)斷，直到下一個(gè)振蕩脈沖到來，MOSFET管才開通，因而可以看出，該電路采用的是電流的峰值控制。
圖2 ：PWM波形圖
圖3為啟動(dòng)電路圖。
圖3 ：啟動(dòng)電路圖
該啟動(dòng)電路由雙極性晶體管Q1，穩(wěn)壓二極管D1,D3和二極管D2以及電容C1構(gòu)成。在電路啟動(dòng)的初期，輸入的直流電源通過雙極性晶體管Q1給電容C1充電，使電路開始工作。等到反饋的電壓值Feedback比電路中的穩(wěn)壓二極管D1的穩(wěn)壓值大時(shí)，雙極性晶體管Q1被關(guān)斷，該電路停止工作。PWM比較器的工作電壓由Feedback信號(hào)提供。這種電路的優(yōu)點(diǎn)是可以有效地減小損耗，而很多國外產(chǎn)品的啟動(dòng)電路是由大電阻和電容構(gòu)成，因而在電阻上將會(huì)有一定的損耗。
在圖1的驅(qū)動(dòng)控制電路中，我們還可以看到，該電路有逐周電流檢測功能。逐周的峰值漏極電流限制電路以原邊電流的采樣電阻作為檢測電阻。器件內(nèi)部的PI調(diào)節(jié)器的輸出值設(shè)有＋5V的電壓限制，而采樣電阻上的電壓值放大5倍后與PI調(diào)節(jié)器的輸出值進(jìn)行比較，故設(shè)計(jì)電路時(shí)就可以精確地計(jì)算出電流峰值，通過選定采樣電阻值和原副邊的匝數(shù)比來進(jìn)行電流限制。當(dāng)MOSFET的漏極電流太大使采樣電阻上的壓降放大后超過＋5V的閾值時(shí)，MOSFET就會(huì)被關(guān)斷，直到下一個(gè)時(shí)鐘周期開始。
動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)
1）負(fù)載變化時(shí)輸出電壓的動(dòng)態(tài)特性
當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，輸出電壓也在瞬間變化，然后反饋到控制引腳，器件內(nèi)部的控制電路就會(huì)做出相應(yīng)的調(diào)整，改變MOSFET器件開關(guān)的占空比，以實(shí)現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定的目的。
圖4（a）是負(fù)載變小時(shí)輸出電壓波形的變化情況。負(fù)載變小，輸出電壓變大，導(dǎo)致電壓反饋的誤差放大值變小，脈寬調(diào)制器的輸出波形的占空比變小，使輸出電壓變小，最終使輸出電壓趨向于穩(wěn)定值。此時(shí)，輸出電壓的反饋值為＋5V。
圖4（b）是負(fù)載變大時(shí)的輸出電壓波形。同理，可以分析出輸出電壓的變化過程。
圖4：負(fù)載變化時(shí)輸出電壓的動(dòng)態(tài)特性圖
在同一個(gè)輸入電壓不同負(fù)載情況下MOSFET器件的uDS的波形如圖5所示。
圖5：負(fù)載變化時(shí)開關(guān)管的uds波形
圖5上半部分是負(fù)載為40Ω時(shí)的波形，圖5下半部分是負(fù)載為30Ω時(shí)的波形。由圖5可知，在不同負(fù)載下，MOSFET器件開關(guān)的占空比是不相同的，負(fù)載大則MOSFET器件的導(dǎo)通時(shí)間長。
2）輸入電壓變化時(shí)輸出電壓的動(dòng)態(tài)特性
當(dāng)輸入電壓發(fā)生變化時(shí)，輸出電壓也會(huì)在瞬間隨著發(fā)生變化，由于輸入電壓的變化直接導(dǎo)致輸入電流的變化，在電流采樣電阻上的壓降的上升斜率隨著變化，可以直接導(dǎo)致輸出占空比的改變，同時(shí)，輸出電壓的反饋環(huán)節(jié)同樣起著調(diào)節(jié)作用。圖6為輸入電壓變化時(shí)輸出電壓的變化情況。
圖6（a）為輸入電壓由200V減小到150V時(shí)的輸出電壓的波形。從圖中可以看出，經(jīng)過短暫的時(shí)間調(diào)整后，輸出電壓重新趨向于穩(wěn)定值，并且輸出電壓的變化非常小。
圖6（b）為輸入電壓由150V變到200V時(shí)的輸出電壓波形。
圖6 ：輸入電壓變化時(shí)輸出電壓的動(dòng)態(tài)特性
本文在給出反激電路拓?fù)涞幕A(chǔ)上，通過實(shí)際的分立元器件搭構(gòu)實(shí)現(xiàn)該拓?fù)洹＝o出多組試驗(yàn)波形，以此分析了驅(qū)動(dòng)控制電路的特點(diǎn)以及工作性能。試驗(yàn)證明，這種電路控制方法簡潔，性能優(yōu)良。該電路不僅可以應(yīng)用于反激式電路，也可以應(yīng)用于正激式和其它DC/DC電路中。由于所有元器件由分立元器件搭構(gòu)，這就為將來的集成化，以至最終研制芯片提供了基礎(chǔ)，驗(yàn)證了可行性。
