介紹了一種以PWM 控制芯片UC3825為核心的低壓大電流開關電源的設計方案， 闡述了主電路的拓撲結構及主控制電路的電路設計， 并設計了軟啟動及過壓過流保護電路， 應用反饋手段和脈寬調制技術實現了電壓、電流的穩定輸出， 并研制了1臺15 V /1 200 A的樣機。

　　1 開關電源的設計

　　開關電源的基本結構主要由7部分組成： 輸入整流濾波電路、高頻開關變換器電路、整流輸出電路、控制電路、保護電路、輔助電源以及顯示電路。

　　1.1 主電路

　　該設計的主電路拓撲結構如圖1 所示， 輸入市網220 V 電壓， 通過RC 濾波及整流橋整流、全橋逆變、高頻變壓器、輸出整流以實現AC /DC /AC /DC 的變換過程， 最終得到所需要的15 V直流穩壓電源。

　　圖1 主電路拓撲結構圖

　　1.1.1 輸入濾波整流( AC /DC)

　　低電壓大電流的開關電源對高頻干擾信號以及上電瞬間的浪涌電流十分敏感， 為了保證電路穩定工作， 消除來自電網的各種干擾， 輸入的220 V 市電首先經RC濾波電路， 對尖峰電壓進行抑制。高頻濾波后的電壓經整流電路整流， 得到直流電壓。橋式整流電路后面的濾波電容具有充放電作用， 濾除整流后的交流成分。

　　1.1.2 高頻開關變換器( DC /AC)

　　它是開關電源的重要部分， 逆變電路采用全橋變換， 由4個IGBT開關管組成橋的四臂， 每個IGBT并聯1個高速功率二極管， 其鉗位作用以減小開關管由導通轉換為截止時， 變壓器產生的電壓尖峰， 以保護開關管不被擊穿。IGBT, 絕緣柵雙極型晶體管， 既具有輸入阻抗高、速度快、熱穩定性好和驅動電路簡單的優點， 又有通態電壓低、耐壓高的優點。開關管IGBT 的柵極接收PWM 信號， 當門極加正電壓， MOSFET內形成溝道，并為PNP晶體管提供基極電流， 從而使IGBT 導通。此時從P區注入到N 區進行電導調制， 減小N - 的電阻值， 使高耐壓的IGBT也具有低的通態壓降。在門極上加負電壓時， MOSFET內的溝道消失。PNP晶體管的基極電流被切斷， IGBT 關斷。T1、T4與T2、T3輪流高頻通斷， 將直流電壓變成交流電壓， 再經高頻隔離變壓器變成所需的隔離輸出交流電壓。此處的高頻變壓器采用鐵基鈮銅納米晶環形鐵芯高頻變壓器， 這種變壓器具有損耗小、漏感低、體積小等特點。

　　1.1.3 輸出整流濾波( AC /DC )

　　由高頻隔離變壓器輸出的逆變電壓， 經過大功率高頻整流二極管SBD( 即肖特基二極管) 構成的整流電路整流， 再經LC濾波電路濾波后輸出直流電壓， 輸出端的分流器對輸出進行采樣， 傳送到控制電路進行控制調節， 輸出穩定的電壓。

　　1.2 控制電路

　　控制電路是開關電源穩定工作的重要保證， 選取UC3825作為控制芯片， 它由振蕩器、PWM 比較器、PWM 鎖存器、輸出驅動器、限流比較器、過流比較器、基準電壓源、故障鎖存器、軟啟動電路、欠壓鎖定等組成。

　　UC3825最高開關頻率可達到1MH z, 輸出脈沖最大傳輸延遲時間為50 ns, 具有軟啟動控制和欠壓鎖定等功能， 應用UC3825的功能設計開關電源的控制電路， UC3825的2個脈沖輸出端為開關管IGBT提供PWM 驅動信號， 交替輸出脈沖。因此， 每個輸出端輸出脈沖的頻率是振蕩器頻率的1 /2, 振蕩器的頻率為200 kH z, 所以輸出PWM 脈沖的頻率為100 kH z, 輸出脈沖占空比在0% ~ 50%以內調整， 為了避免橋臂短路， 常設置死區時間， 因此實際應用中一般達不到50%。UC3825的4、6、11、14腳的波形如圖2所示， 11、14腳波形經驅動電路輸出耦合至IGBT 的柵極， 控制IGBT的開通和關斷。開關管的驅動電路如圖3所示。

　　在實際應用中， IGBT的驅動電路對IGBT的工作好壞具有相當大的影響， 因此， 驅動電路要具有幾點要求： 能提供合適的正反向電壓， 保證管子可靠的開通和關斷; 動態驅動能力強; 信號傳輸基本無延時， 提高工作速度; 當出現異常情況時， IGBT能實現軟關斷， 對管子進行過壓、過流保護。使用的驅動電路能夠提供+ 15 V 和- 15 V的正向和反向電壓， 開通和關斷延時控制在1u s內， 且具有過壓和短路保護， 另外， 具有故障軟關斷功能。