基于UC28C45的反激式輔助電源電路設(shè)計＊

黃建明，薛慧杰

（北京建筑大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院，北京 100044）

各國政府面對能源耗盡、環(huán)境污染的危機(jī)，投入巨額資金進(jìn)行新能源的發(fā)展研究。因此，微電網(wǎng)應(yīng)運而生，變流器控制技術(shù)是交直流混合微電網(wǎng)研究中的一個重要方向，而微網(wǎng)互聯(lián)變流器是交直流混合微網(wǎng)的接口，其運行方式要求輔助電源具有較高的穩(wěn)定性。因此，變流器輔助電源的設(shè)計具有非常重要的意義。本文設(shè)計了一個基于UC28C45的反激式輔助電源電路，以滿足互聯(lián)變流器的運行需求。

1 UC28C45簡介

電流型控制器種類繁多，本文設(shè)計中所選為UC28C45。UC28C45是Unitrode公司生產(chǎn)的一種高性能固定頻率電流型控制器，包含誤差放大器、PWM比較器、PWM鎖存器、振蕩器、內(nèi)部基準(zhǔn)電源和欠壓鎖定等單元，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。UC28C45外部有8個引腳：引腳1是誤差放大器的輸出端；引腳2是反饋電壓輸入端；引腳3是電流檢測輸入端；引腳4是定時端，內(nèi)部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時間常數(shù)決定，f=1.72（Rt×Ct），上電后，形成一個鋸齒波電壓；引腳5是公共地端；引腳6是推挽輸出端，輸出的頻率是振蕩頻率的1/2；引腳7是Vcc工作電源；引腳8是5 V基準(zhǔn)電壓輸出端。UC28C45管腳結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 UC28C45管腳結(jié)構(gòu)圖

2 反激電路原理

由于反激式電源具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低、寬電壓輸入范圍大和容易實現(xiàn)隔離輸出的優(yōu)點，本文選擇了反激式電源電路設(shè)計方式。本文中Q1選擇的是金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管FQA9N90C，當(dāng)Q1導(dǎo)通時高頻變壓器T1初級線圈儲能；當(dāng)Q1截止時，T1初級線圈所儲能量向次級線圈傳遞，經(jīng)過整流二極管最終通過電容輸出到負(fù)載兩端。反激電路原理圖如圖2所示。

圖2 反激電路原理圖

圖3 變壓器電氣原理圖

3 高頻變壓器設(shè)計

變壓器電氣原理圖如圖3所示。

變壓器的磁芯選擇鐵氧體ER28/17/11-3C90，設(shè)計輸出功率Po=60 W，效率η為80%，原邊線圈匝數(shù)N1為60，電感量L為500 μH，fs=75 kHz，線圈匝數(shù)N2為10、線圈匝數(shù)N3為7、線圈匝數(shù)N4為7、線圈匝數(shù)N5為15.

4 輔助電源實物及實驗結(jié)果

交直流混合微電網(wǎng)中輔助電源的穩(wěn)定運行是保證變流器正常工作的重要環(huán)節(jié)?；谝陨显?，本文設(shè)計了一個輔助電源電路，實物如圖4所示，輸入電壓為380 V，其輸出直流電壓為一路24 V和兩路11 V。電路中使用UC28C45集成電路，其為單輸出級，可以驅(qū)動MOS晶體管，自動前饋補(bǔ)償。鎖存脈寬調(diào)制用于逐周期限流，具有精密的電壓基準(zhǔn)源，電壓調(diào)整率為0.01%，基準(zhǔn)電壓為4.9～5.1 V，電流模式工作頻率為500 kHz。低啟動電壓和工作電流，啟動電流小于1 mA，工作電流為15 mA。輔助電源實物圖如圖4所示。為了進(jìn)行實驗測試，按照設(shè)計電路制作了輔助電源模型，經(jīng)過系列測試得到圖5和圖6中的實驗結(jié)果，直流電壓輸出穩(wěn)定，在輸入電壓為380 V時測得輸出電壓為11 V、24 V，滿足了實驗設(shè)計要求。

圖4 輔助電源實物圖

5 研究展望

由于微電網(wǎng)變流器的運行對于輔助電源穩(wěn)定性要求較高，可以考慮在后續(xù)的研究中進(jìn)行雙電源供電的設(shè)計研究工作，以得到更加穩(wěn)定的輔助電源輸出，從而使得控制電路可以控制互聯(lián)變流器對所發(fā)生的故障作出快速響應(yīng)。

6 結(jié)論

發(fā)展可再生綠色能源已成為世界各國能源研究的熱點，交直流混合微電網(wǎng)由于其同時兼有交流微電源、直流微電源的優(yōu)勢，必將成為未來智能電網(wǎng)可再生電能的發(fā)展趨勢。因此，積極開展交直流混合微電網(wǎng)關(guān)鍵理論與技術(shù)研究，建立安全高效的混合微電網(wǎng)系統(tǒng)對于經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源利用以及環(huán)境污染治理都具有十分重大的意義。本文簡述了UC28C45的管腳結(jié)構(gòu)及工作原理，分析了反激電路原理，設(shè)計了一個高頻變壓器?；诖?，完成了變流器反激式輔助電源的設(shè)計，并制作了相應(yīng)的實物模型。通過實驗測試驗證，此輔助電源電路輸出電壓符合預(yù)期值，滿足實驗設(shè)計要求。

圖5 直流輸出電壓11 V

圖6 直流輸出電壓24 V

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