概述

开关功率电路分为电流模式控制和电压模式控制两种，UC3846是峰值电流模式控制的芯片。对于如图1所示电压模式控制，其优点是：只有电压环，单环控制容易设计和分析;波形振幅坡度大，因而噪声小，工作稳定;多模块输出时，低阻抗输出能提供很好的交互控制。缺点是：电网或负载的扰动必须转化为输出扰动，才能被电压环反馈，因此系统响应慢;输出LC滤波电路给系统增加了两个极点，这就需要在补偿网络增加零点或者需要一个低转折频率的主极点;环路增益随输入电压而变化，因而补偿网络设计较复杂。

图1 电压模式控制

图2所示电流模式控制在BUCK电路中的应用，和电压模式控制比较时钟信号只是使电源工作在固定的频率，PWM比较器的另一个输入是用从电感电流取得的信号代替了晶振，当电感电流的模拟信号超过了误差放大器输出的值Ve，脉宽关断。

图2 电流模式控制

电流模式控制的优点是：电感电流的上升坡度为Vin-Vo，所以电感电流的波形对电网电压的变化能迅速响应，避免了响应延时和增益随输入电压的变化而变化;误差放大器用来控制输出电流而不是输出电压，所以电感可以看作误差电压控制的电流源，输出滤波电路可以简化为单极点电路(输出电容并联负载电阻)，这就使补偿电路简化，并且比电压模式控制具有更大的增益带宽;误差放大器的输出钳位达到逐脉冲电流限制的目的;电源模块并联时均流容易实现。

电压模式控制的所有显著缺点都被电流模式控制克服了，所以电流模式控制得到了越来越普遍的关注和应用。但在应用电流模式控制时也要注意以下问题：占空比大于50%时，控制回路不稳定，这时需加斜坡补偿;控制调节电路是基于从电感电流取得的信号，因此功率部分的振荡容易将噪声引入控制电路。

芯片结构

图3 UC3846结构图

由图3我们可以看到，UC3846通过用一个放大倍数固定为3的差动电流检测放大器(其输入小于1.2V)来获得电感电流或开关电流信号，该电流检测放大器即使在低检测电压时也能保持高噪声抑制。PWM比较器的另一端接电压误差放大器，电压误差放大器的输出作为给定信号，电压误差放大器的输出同时被限流调整端(脚1)钳位在V脚1+0.7，从而完成了逐脉冲限流的目的。当差动电流检测放大器检测的是开关电流而不是电感电流时，由于开关管寄生电容放电，检测电流会有一个较大的尖峰前沿，可能使电流检测锁存和PWM电路误动作，所以我们在电流检测输入端加RC滤波。

UC3846在晶振信号通道上全部采用了NPN的晶体管取代开关速度慢的PNP的晶体管，所以即使在1MHz的工作频率上也有很好的温度稳定性和波形。

晶振频率由以下公式确定：

f=2.2/R1C1

为了减小噪声对晶振的影响CT应选择大于1000pF的电容，本设计选择了4000pF的晶振电容，7K的晶振电阻(工作频率80K)。对于主电路拓扑为全桥电路的情况，为了防止开关管的全导通，要设定开关管都关断的“死区时间”，“死区时间”由晶振的下降沿决定，UC3846的死区时间为：

Td=145Ct

UC3846的软启动和关断信号也是连到限流调节端1脚的。由图3我们可以看出1脚的电位低于0.5V时无脉宽输出，我们在1脚连电容到地如图5所示，开机后随着电容的充电，电容电压高于0.5V时有脉宽输出，并随着电容电压的升高脉冲逐渐变宽，完成软启动功能。当外部有“关断”信号到16脚时(一个高于350mV的高电平)，关断比较器输出高电平触发晶闸管导通，软启动电容放电，1脚电位降低到低于0.5V，输出关断。低电压锁存也通过一个PNP三极管接到了限流调整端脚1，当参考电压达到低压锁存门限时，三极管导通，1脚电容通过三极管放电，1脚电位降低，输出锁存;当参考电压升高超过低压锁存门限时，三极管关断，1脚电容充电，电位上升，恢复输出脉宽。

图4 主电路拓扑—双晶体管正激电路

电路设计

主电路主电路如图4所示，采用了双晶体管正激式变换电路以减小关断时开关管两端的电压(本主电路的输入接前级功率因数校正电路的输出400V)，上下两组开关管关断期间通过上下的续流二极管将高频变压器原边中存储的能量释放回电网。这种电路拓扑高频变压器不易饱和，上下两组开关管同时导通同时关断，避免了全桥电路和半桥电路的开关管直通问题，因此电路可靠性高。这种拓扑结构广泛应用在中、小功率的电路中。

控制电路

图5 控制电路

控制电路如图5所示，采用了峰值电流型控制芯片UC3846，其最大占空比小于50%，保证高频变压器原边中存储的能量释放完。由图1可以看出电流环的给定是电压环的输出，所以输出电压调节和输出电流调节都是通过调节UC3846的电压给定来完成的。第1脚限流调节端设定在4V，如图所示即电流给定限定在3.5V。为了改善工作性能，电流检测端接有RC滤波(电阻为10K，电容为100pF)。为了电路的稳定运行从晶振取一个小信号加到电流检测的正极性端，完成斜坡补偿的功能。为了补偿网络的稳定工作，我们在第7脚补偿端加了电阻电容串联到地(电阻为1K，电容为1nF)。最后UC3846的输出通过TC4424放大后接驱动脉冲变压器给主电路提供驱动信号。

实验结果

开关管两端的波形及负载扰动时的输出波形如图6、图7所示。我们可以看到电流模式控制对于扰动有很好的响应。

图6 负载扰动时输出

图7 开关管两端波形

结论

在分析了电流模式控制和电压模式控制的特点之后，从补偿网络设计、动态响应速度、电流控制能力、多模块均流等方面考虑，电流模式控制具有比电压模式控制更优越的性能，并得到了越来越广泛的应用。应用一种峰值电流模式控制的芯片UC3846设计的48V/50A通信电源，取得了良好的性能。

48V/50A通信电源原理图

UC3846

uc3846采用定频电流模式控制，改善了系统的线电压调节率和负载响应特征，简化了控制环路的设计。

工作原理

UC3846采用定频电流模式控制，改善了系统的线电压调节率和负载响应特征，简化了控制环路的设计。UC3846内置精密带隙可调基准电压、高频振荡器、误差放大器、差动电流检测放大器、欠电压锁定电路以及软启动电路，具有推挽变换自动对称校正、并联运动、外部关断、双脉冲抑制以及死区时间调节等功能。

通过电流检测放大器实现峰值开关电流检测的方法主要有两种：1。采用外界检测电阻 2。采用变压器耦合，以上两种方法中采用外接检测电阻最为简单，但是需要考虑检测电阻上的功耗问题。而采用变压器耦合虽然结构上比较复杂，但是即能起到隔离作用又能提高效率，是比较理想的选择。无论采用何种方法都需要尽量降低最大检测电压条件下的功效。另外，如果采用检测电阻直接检测开关电流，为防止因开关管集电极寄生电容放电而引用大的电流峰尖，有必要增加一个RC滤波网络。

引脚功能以及特点

1.特点

(1)自动前馈补偿。

(2)可编程控制的逐个脉冲限流功能。

(3)推挽输出结构下自动对称校正。

(4)负载响应特性好。

(5)可并连运行，适用于模块系统。

(6)内置差动电流检测放大器，共模输入范围宽。

(7)双脉冲抑制功能。

(8)大电流图腾柱式输出，输出峰值电流500mA。

(9)精密带隙基准电源，精度士1%。

(10)内置欠电压锁定电路。

(11)内置软启动电路。

(12).具有外部关断功能。

(13)工作频率高达500KHz

2.引脚功能

1 C/S SS 限流信号/软启动输入端;该端可接给定信号。

2 VREF 基准电源输出端;该端输出一温度特性极佳的基准电压。

3 C/S- 电流检测比较器反相输入端;该端接电流检测信号。

4 C/S+ 电流检测比较器正相输入端;该端接给定信号。

5 E/A+ 误差放大器同相输入端;在闭环或开环系统中，该端都接给定信号。

6 E/A-

误差放大器反相输入端;在闭环系统中，该端接输出反馈信号。根据

需要，可在该端与引脚7 之间接入不同功能的反馈网络，构成比例，

积分，比例积分等类型的闭环调节器。在开环系统中，该端直接与7

脚相连，构成跟随器。

7 COMP

误差放大器输出端;在闭环系统中，根据需要，可在该端与引脚6 之

间接入不同功能的反馈网络，构成比例，积分，比例积分等类型的闭

环调节器。在开环系统中该端可直接与引脚6 相连，构成跟随器。

8 CT 振荡定时电容接入端。

9 CR 振荡定时电阻接入端。

10 SYNC

同步信号输入端。在该端输入一方波信号可实现控制器的外同步。该

端亦可作为同步脉冲信号输出端，向外电路输出同步脉冲信号。

11 AOUT 输出端A;引脚11 和引脚14 是两路互补输出端。

12 GND 信号地。

13 VC 输出级偏置电压输入端。

14 BOUT 输出端B;引脚14 和引脚11 是两路互补输出端。

15 VIN 偏置电源输入端。

16 Shutdown 外部关断信号输入端。

通信电源

通信电源是整个通信网络的关键基础设施，但是通信电源在整个通信行业中占的比例并不大。电信运营商在电源产品上的采购主要是每年的设备维护和系统设备，其中电源设备的维护通常占采购量的比重更高。电信运营商每年用于电源系统的建设上的费用相对较少，除非电信系统需要大规模的升级或者扩建，运营商才会增加电源设备的采购量。

设备维护

若电源系统不能输出规定电流，电压超出允许波动范围，杂音电压高于允许值时间并持续10s以上者均判定为系统故障。原交流系统中的电压、频率或波形畸变超出规定范围持续时间大于60s者均判定为故障。为此，要保证通信电源系统的可靠性，有条件的通信部门应尽量从两个不同的地方引入2路市电输入，并设置2路市电电能自动倒换装置;所用设备要选用可靠性高的高频开关整流设备，采用模块化、热插拔式结构以便于更换，并合理配置备份设备。任何新技术、新设备未经充分验证、试运行前均不得进入供电系统。供电方式要大力推广分散供电，使用同一种直流电压的通信设备采用两个以上的独立供电系统，这也是今后通信网络容量和规模不断扩大、各种新业引入的新要求。为了尽量缩短设备的平均故障修复时间，要经常分析运行参数，预测故障发生的时间并及时排除。还要提高技术维护水平，采用集中维护、远程遥信、遥测维护。

实施集中监控管理是网络技术发展的必然趋势，是现代通信网的要求，也是企业减员增效的有效措施。各种电源设备要智能化、标准化，符合开放式通信协议。在实施过程中，三遥点的设置要合理，绝不是越多越好，要以可靠性、实用性为基本原则，宜简勿繁。在这一方面我站通过电源系统的遥信、遥测、远程集中维护等功能，在电源系统发生障碍时，由系统向维护人员自动发出寻呼信息，已经实现了电源无人值守。

主要规格

通信电源主要特点:

1)输入电网范围宽;2)直流输出电压连续可调;3)稳压精度高;4)输出杂音纹波小;5)智能风扇保护功能强;6)输出功率限制保护过流、短路保护;7)输入过压、欠压保护;8)输出过压保护;9)温度过高保护;10)效率高、体积小、重量轻。可提供19英寸机架式及立式。

通信电源主要规格：

防晒保护

产品机柜是一个封闭的铁箱体,当铁箱体在夏日阳光的暴晒下,太阳辐射热量就会通过被晒表面传入箱内,箱内温度就会上升,这样就会导致产品的整流模块或逆变模块、UPS因过温保护关机。同时箱内温度过高,对蓄电池是非常不利,不论吸附式还是胶体式密封铅酸电池都会因高温造成电池介质内的水分遗失。电池介质水分不足，电池转换效率就会下降,最终导致电池失效无输出。

防水保护

产品放在野外,防水是必须的,但是如果产品只满足IPX3(淋雨)防护等级是不够的,需要有预防暴风雨(雪)、雷阵雨时的雨水的入侵。

防水保护只考虑对雨水的预防,不需考虑对水浸的预防。个别地区,如常有洪涝灾害发生,应将室外通信站的平台建在2米以上或其它高地上，确保通信站各设备不会在灾害时浸泡在水中。

防尘保护

虽然对通信电源设备而言有一些灰尘入侵不会影响源设备的功能,但当设备安置在室外时,灰尘的入侵就严重多了。过多的灰尘入侵是会影响产品寿命或产品功能的。尤其在我国北方地区,沙尘暴时有发生,如产品有可能处在沙尘暴的侵袭中,就必须要有防尘保护措施。

灰尘是无缝不入的,所以防尘与产品机柜的结构、封装措施密切相关。整流模块工作效率在90%左右,逆变模块(UPS),DC/DC模块工作效率在80%以上,同时蓄电池在充电或放电时,都会发热,这就意味有10%～20%的能量必须以热能方式向外散发。室外通信电源系统产品内部热能向外散发的方式有二种:通风散热和外壳散热。因此机柜的设计基本可有二种方式:

风冷式

用风扇强迫排出热空气。

这样产品系统在防尘上是开放的,为了防尘,应在进风口和出风口处安装防尘过滤网。由于过滤网是很容易被灰尘堵塞,一旦堵塞,排热就失效,电源就有可能因热量不能散发,内部温度上升导致过温关机保护。所以必须定期清除过滤网上灰尘,以防滤网堵塞。

封闭式

将产品各种电路封装起来,完全利用封装外壳散热,这样可以非常良好地防尘。

由于产品内装有铅酸电池,这些电池虽标称是密封的,实际上还是一直有微量的腐蚀性气体(H2SO4)散发出来。如将电池、电路密封在一起,天长日久这些微量的腐蚀气体就会腐蚀电路,降低产品寿命,所以只能将产品各模块、电路封闭在一起。

防雷保护

室外通信站(点)必须安装避雷针(网)。在交流电网到室外通信站(点)的线路上,也必须安装避雷器。根据IEC 1213<<闪电电磁脉冲的防护>>标准分析,室外通信电源系统产品应处于LPZ1区,是感应雷击防护区，所以产品应在交流输入端处配置C级防雷器(20KA,8/20μs)。

防风保护

我国东南沿海的台风、西北地区的狂风都很厉害,所以室外通信电源系统产品(包括像防晒隔热罩等机柜外部装置)和产品在平台上的安装应能抗风速≧50m/s(或不小于15级风)的飓风冲击。

三防保护

为确保产品长期安全可靠的运行, 防潮、防霉、防盐雾也是十分必要的。

潮气、霉菌、盐雾对产品损伤最严重的是印刷线路板(PCB),采用防潮绝缘胶(漆)涂盖在PCB上及其它裸露导电体上，以达到防护作用。同样，用防潮绝缘胶(漆)隔绝潮气、霉菌、盐雾与电路的接触,以此达到保护作用。

必须说明的是,除潮气在雨天室外可能比室内严重, 霉菌和盐雾室外环境并不比室内严重,只是为提高可靠性而采取措施。所以,对产品的安规要求也只需同室内一样,无须增加污染等级要求。

防锈(防氧化)保护

钢铁材料,在室外通信电源系统产品的使用是不可避免的,尤其是机壳,裸露支架等在露天日晒雨淋,很容易生锈,由此要求铁质机壳、支架至少有双重防锈措施。

如果采用铝合金做机壳、支架, 铝合金表面应做防氧化的钝化处理。

防盗保护

产品置于野外,防盗也是必须的,产品机柜门应用专用钥匙开启,门上装有门禁告警传感器,门异常开启后,告警信号立即传出。