通缱电潦技】．： ２０１５年１月２５日第３２卷第１期 Ｔｅｌｅｃｏｍ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊａｎ．２５，２０１５，Ｖｏ１．３２ Ｎｏ．１ 文章编号：１００９—３６６４（２０１５）０１—０００４—０３ 鹞黼 譬 基于ＵＣ３８４５的单端反激ＡＣ—ＤＣ充电器的研究 黄海峰，张凤登 （上海理工大学信息与控制工程系，上海２０００９３） 摘要：文中设计了一种基于ＵＣ３８４５的反激式充电器，可为柴油发电机组的蓄电池或汽车蓄电池充电。对反激式开 关电路进行研究，提出了从变压器电感特性出发进行设计的方法。通过调整输出脉冲的宽度（ＰｗＭ）来控制场效应开关 管（ＭＯＳＦＥＴ）的导通和截止时间，进而获得稳定的２６．５ Ｖ的输出电压，４ Ａ的输出电流。改变输出端检测电阻，使之输出 １３．８ Ｖ，６．５ Ａ的电压电流，达到为两种不同铅酸蓄电池充电的目的。最后，通过实验验证了此开关电源的可靠性，并投入 生产。 关键词：ＵＣ３８４５；单端反激ＡＣ－ＤＣ充电器；电感特性；脉冲宽度调制；场效应开关管 中图分类号：ＴＭ９１４．４ 文献标识码：Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｏｎｅ—Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｆｌｙｂａｃｋ ＡＣ－ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＵＣ３８４５ ＨＵＡＮＧ Ｈａｂｆｅｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｆｅｎ￣ｄｅｎｇ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｈａｎｇｈａｉ ｆｏｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｆｌｙｂａｃｋ ｃｈａｒｇｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＵＣ３８４５ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｃｈａｒｇｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ｏｆ ｄｉｅｓｅｌ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ａｎｄ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ．Ａ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｍｏｄｅｓ ｏｆ ｆｌｙｂａｃｋ ｃｉｒｃｕｉｔ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｓｔａｂｌｅ ２５．６ Ｖ ａｎｄ ４ Ａ ｏｕｔｐｕｔ，ｔｈｅ ｏｎ ａｎｄ ｏｆｆ ｔｉｍｅ ｏｆ ＭＯＳＦＥＴ ｓｗｉｔｃｈ ｉｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＰＷＭ）．Ａｎｏｔｈｅｒ １ ３．８ Ｖ ａｎｄ ６．５ Ａ ｏｕｔｐｕｔ ｃａｎ ａｌｓｏ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｔｅｓｔｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔｏｒ ＳＯ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｌｙｂａｃｋ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｃｏｕｌｄ ｃｈａｒｇｅ ｔｗｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅａｄ－ａｃｉｄ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｉｔ ｉｓ ｐｕｔ ｉｎｔｏ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｕ（２３８４５；ｏｎｅ￣ｔｅｒｍｉｎａｌ ｆｌｙｂａｃｋ ＡＧＤＣ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ （ＰＷＭ）：Ｍ（）ＳＦＥＴ ｓｗｉｔｃｈ ０ 引 言 电力电子技术的快速发展使得形式多样的电子产 品朝着便携式和小型轻量化的方向发展，也使得更多 的电气化产品是基于蓄电池的供电系统而设计。工业 电压调整管的输入，用以控制调整管使其结电压随输 入的变化而变化，从而调整其输出电压。而开关电源 是通过改变调整管的开和关的时间即改变占空比来改 变输出电压的。 目前市场上现有的ＡＣ－ＤＣ模块的输入电压一般 只有几十伏，国外最高的也只有３８０ Ｖ，因此，需要对 上需要一种铅酸蓄电池充电装置，它既能为柴油发电 机组的蓄电池充电，也能为汽车的蓄电池充电。在高 压高磁的恶劣环境下，它能稳定持续的给蓄电池充电， 并且能够自动检测蓄电池电量，在蓄电池容量饱和时， 适当减小充电电流，使蓄电池能够快速稳定的充满电， 从而保护蓄电池寿命［ 。因此，本设计目的在于使这 个充电器能在电磁干扰、机械振动的恶劣的环境下有 效稳定持续的工作。 这种ＡＣ－ＤＣ模块进行研制。在各种ＡＧＤＣ变换电 源中，因为单端反激式开关电源对多路输出的负载有 较强的自动均衡能力，因此本课题是基于Ｕ ８４５的 单端反激ＡＣ－ＤＣ充电器的设计。 １ 系统设计 本课题所研究的ＡＣ＿ＤＣ开关电源是专为工业发 电机组的蓄电池充电而设计，它通过核心器件 ＵＣ３８４５来调整输出脉冲的宽度，从而控制开关器件 开关电源与一般线性电源的不同：线性电源的电 压反馈电路是工作在线性（放大）状态，开关电源是作 用于电压调整的管子，工作在饱和与截止区，即开关状 态。线性电源一般是将输出电压取样后，与参考电压 一导通和截止，以达到使电路输出稳定电压电流的目的。 其原理图如图１所示。 此开关电源工作原理：充电过程中当输出电压有 变化时，ＴＬ４３１内部参考电压也随之增大或减小，导 致流过ＴＬ４３１的电流增大或减小，于是，光耦ＣＮＹ１７ 发光加强或减弱，感光端得到的反馈电压也随之变大 或减小，ＵＣ３８４５在接受这个变大或减小的反 馈电压后，与其内部的基准电压进行运算比较，减小或 起送人比较电压放大器，此电压放大器的输出作为 收稿日期：２０１４ １Ｏ Ｏ２ 作者简介：黄海峰（１９８９一），男，上海人，硕士研究生，研究方向： 自动化装置、嵌入式实时系统。 张凤登（１９６３一），男，山东青岛人，博士，教授，研究方向：自动化 装置、分布式控制网络、车载总线等。 潦 禾 黄海峰，等：基于ＵＣ３８４５的单端反激ＡＣ－ＩＸ２充电器的研究 Ｔｄｅｃｏｍ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊａｎ．２５，２０１５，Ｖｏ１．３２ Ｎｏ．１ ２０１５年１月２５日第３２卷第１期 图１开关电源原理图 注：作为１２ Ｖ充电器使用时Ｒｅｉ＝１ ｋＱ，电压控制在１３．８ Ｖ左右。 增大占空比，即减少或增大ＭｏＳＦＥＴ的开关时间，使 输出电压也随之改变。基于该原理可以将开关电源的 研究内容分成三个模块：输入模块、驱动反馈模块、输 出模块。其中驱动反馈模块为核心部分。 ２主要运用的三种技术 ２．１单端反激式技术 单端反激式开关电源是指变压器只有一个原边绕 组，且电流方向不改变，利用原边电流关断时，原边产 生的反激电压向负载输出电流。反激式（Ｆｌｙ－ｂａｃｋ）电 ‘： Ｉ 图２单端反激式拓扑电路 路拓扑是最基本的功率变换电路结构之一，因结构简 单、元器件数量少和设计方便等优点而广泛应用于电 视机、ＤＶＤ和充电器等小功率电器的电源中［２］。反激 变换器工作原理与Ｂｏｏｓｔ电路相似，可以看作隔离式 Ｂｏｏｓｔ电路，在开关管导通时变压器原边电感储能，关 断时能量经副边输出传递给负载。图２为单端反激式 电路拓扑结构。 （２）反激式变压器的优点［ ］ 反激式变压器的优点有： ａ．电路简单，能高效提供多路直流输出，因此适 合多组输出要求； ｂ．转换效率高、损失小； Ｃ．变压器匝数比值较小； （１）单端反激式电路原理 当开关管Ｑ导通，原边绕组接通直流高电压电 源，副边由于整流二极管承受反向电压而截止，原边电 流Ｊｉ随时间线性增加，开关管导通时问越长，电流越 ｄ．输人电压在很大的范围内波动时，仍可有较稳 定的输出，目前已可实现交流输入在８５￣２６５ Ｖ间，无 需切换而达到稳定输出的要求。 ２．２电压电流双闭环控制 大，变压器储能越大；当开关管Ｑ关断，原边电流Ｉｉ迅 速回０，副边反激电压使整流二极管导通，变压器向负 载输出电流，变压器储能下降［３］。 ＵＣ３８４５管脚手册中的１脚为电压反馈补偿端，２ 脚为电压反馈输入端，３脚为电流反馈输入端。 电压反馈电路是通过输出电压的变化，而引起光 电耦合器ＰＣ８１７上的电流变化，从而去控制ＵＣ３８４５，
