电机控制用多输出开关电源设计

　　本文介绍了一种基于专用芯片UC3842的开关稳压电源。在电机调速控制器中，该电源提供功率开关元件基极(栅极)驱动电压和控制电路工作电压。开关电源性能的好坏直接影响到电机调速控制器的工作可靠性。该电源是为30 kW开关磁阻电机控制器设计的，也适用于采用功率MOSFET或IGBT作为开关元件的中小功率感应电机调速控制器。

　　1主回路方案

　　1.1电源电路

　　此电源是为30 kW开关磁阻电机控制器设计的，此电机功率变换器的主电路为不对称半桥电路[1]。采用反激变换器结构[2]，具有结构简单、损耗小的优点，但输出电压纹波较大，通常用在150 W以下的电源中。具体电路如图1所示。

　　此电源为单芯片集成稳压电源，PWM芯片采用UC3842。UC3842是一种高性能的固定频率电流型控制器，是专为脱线式直流变换电路设计的，其内部结构如图2所示。

　　他集成了振荡器、有温度补偿的高增益误差放大器、电流检测比较器、图腾柱输出电路、输入和基准欠电压锁定电路及PWM锁存器电路。可以实现逐个脉冲的电流限制，输出电流可达1 A，可直接驱动MOSFET。

　　1.2工作原理

　　此电源电路工作原理为：220 V三相的交流输入电压先经三相不控整流，再经支撑电容平滑，为电源电路提供550 V直流工作电压。当三相逆变器接通电源时，R5和C2吸收电路启动时的冲击电流。从逆变器主电路来的直流母线电压经电阻R6降压后，给UC3842提供约16V的起动电压。进入正常工作后，二次绕组W3经D3，C16提供UC3842的工作电压。另一绕组W2的高频电压经D2，C13整流滤波，再经7.5kΩ电阻R12，R13和2kΩ电位器RP1分压，获得输出电压信号。此信号经可调稳压管TL431产生偏差信号，再经光电隔离加到UC3842的误差放大器放大，控制VMOS管的开通与截止，实现稳压的目的。电源的过流保护由1.8Ω电阻R19检测到VMOS管的过流信号，电流超过域值时封锁UC3842输出信号，实现单周期过流保护。

　　UC3842驱动VMOS管VT1以控制高频变压器一次绕组通断，进而获得多组副边电压输出。此输出经二极管整流、电容滤波后得到多路直流电压。供给三相逆变器各功率开关元件驱动(W6，W7，W8，W9)与PWM控制电路(W2，W4，W5)。电路稳定工作时UC 3842的电源由W3，D3，C16组成的电源电路提供。

　　VMOS管选用耐压1000V，电流8A的场效应管8N100。为了保证开关元件在快速开关过程中不产生过大的尖峰电压，需用C8，R15，D1组成的RCD缓冲电路来抑制。缓冲电路二极管V3选用快速恢复二极管FR107。

　　R8，R9和稳压管D11用来限制栅极电压和电流，进而限制VMOS管开关速度，有利于改善电磁兼容性。