TI芯片 UCC2808 的推挽式升压型开关电源设计（转）
1 推挽变换器是最早也是应用最广泛的拓扑之一。在低压输入时，电路中两个对称的功率开关管每次只导通一个，相对于其他电路，导通损耗更小。本文基于UCC2808 电流模式控制芯片，采用推挽变换器拓扑，设计了一款DC/DC 升压型开关电源。电源的直流输入电压范围18V ～ 32V，直流输出电压为200V，输出电流为75mA。该电源具有极高的电压调整率和负载调整率、高效率、低纹波，以及良好的电路保护功能。2 控制芯片介绍
UCC2808 是由德州仪器推出的电流型脉宽调制芯片，是一个BiCMOS 系列推挽式、高速、低功率、脉冲宽度调制器。芯片仅需很少的几个外围元件，即可实现DC/DC 固定频率、电流模式开关电源所需的所有控制和驱动电路。内部结构框图如图1 所示。http://www.cps800.com/uploadfile/articlepic/2013/201304/20130414134650712.jpgUCC2808 为8 脚SO-8 封装，1 脚COMP 为误差放大器的输出端、PWM 比较器的输入端，芯片内部设有全周期软启动，当1 脚电压达到最大值时启动软启动加以限制；2 脚FB为误差放大器反相输入端；3 脚为PWM 比较器、峰值电流比较器和过流比较器的输入端，通过该端子可改善模块电源的动态特性；4 脚为振荡器的编程端。振动频率取决于定时电阻R 和定时电容C，振动频率的近似值可通过式(1) 计算。http://www.cps800.com/uploadfile/articlepic/2013/201304/20130414134818422.jpg式中：fo为振动频率（kHz）；R 为定时电阻（kΩ），取值范围在10kΩ ～ 200 kΩ 之间，R 值不要小于10 kΩ，以免引起系统的不稳定；C 为定时电容（μF），取值范围在100pF ～ 1000pF 之间。
6 脚和7 脚为交替的高电流输出端，可直接驱动MOSFET功率管，两个输出间的死区时间通常为60ns ～ 200ns，取决于定时电容和定时电阻，从而限制每个输出的占空比小于50%；8 脚为芯片的电源输入端。3 主电路设计
3.1 控制电路
控制电路主要由UCC2808 及其外围电路构成，如图2 所示。电阻R14、电容C7 和芯片4 脚组成振荡电路，设定电阻、电容值，使振荡器的振荡频率约为300kHz，推挽驱动工作频率为150kHz；电阻R21、R23、电容C8 和芯片3 脚组成初级峰值电流采样网络，经由电流内环实施逐个电流脉冲检测；R13、V8 和芯片4 脚、3 脚构成峰值电流控制模式下的斜率补偿网络；推挽驱动输出端接一个驱动电阻和下拉电阻直接驱动MOSFET 场效应管，下拉电阻是防止功率管的静态击穿；R6、R7、C5、V5 和芯片2 脚组成电源控制网络，利用芯片2脚高电位关断输出的功能设置电源ON/OFF 使能端。3.2 功率变换电路
图3 为DC/DC 升压型开关电源的功率变换电路。直流输入电压18V ～ 32V，经输入滤波器后加到脉冲变压器（T1）的中心轴头端，由推挽式控制电路UCC2808 产生交替工作的低压方波，驱动功率开关管（V9、V10）交替导通，在变压器初级绕组两端分别形成相位相反的交流电压，此电压经脉冲变压器升压到预定电压值，再经过脉冲整流滤波电路后，获得预设的高压直流电压200V。http://www.cps800.com/uploadfile/articlepic/2013/201304/20130414135205629.jpg功率开关管的漏源极间加RC 吸收网络，用以抑制功率开关管关断瞬间因漏感引起的电压尖峰。输出整流采用全桥式整流电路，变压器次级仅为一个绕组，这样有利于升压变压器的绕制和小型化，但由此会带来整流电路的功耗增加。由于输出电流小，输出电压高，所增加的功耗对整机效率不会造成太大的影响。
3.3 稳压电路
UCC2808 构成的推挽变换器有两个反馈环，一个由接受输出电压采样信号的误差放大器构成的电压外环，一个由接受初级峰值电流采样信号的PWM 比较器构成的电流内环。本方案采用光电耦合器TL181 和可编程精密基准源TL431 构成误差放大器，利用光耦对UCC2808 的1 脚控制，使主控电路的输出脉冲宽度敏感于输出电压的改变，从而实现输出电压的精确调整。同时，输入电压的变化和输出负载的变化可通过初级峰值电流采样电阻R21（见图3）及时、准确地检测变压器以及开关管中的瞬态电流，形成逐个电流脉冲检测电路。只要电流脉冲达到了预定的幅度，电流控制回路就动作，使得脉冲宽度发生改变，实现输出电压的调整。也正因为电流模式拓扑具有逐周期限流功能的电流内环，解决了推挽电路的偏磁问题。图4 为电源的取样反馈电路，V15、R25 组成稳压网络，稳压管取值180V，目的在于降低精密基准源TL431的阴极电压，确保TL431 工作在安全电压之内。取样信号通过光耦反馈，可实现输入地和输出地的隔离。http://www.cps800.com/uploadfile/articlepic/2013/201304/20130414135353371.jpg3.4 保护电路
电源的过流及短路保护电路如图5 所示。电路对芯片1脚电位进行监测，设置安全阈值，在过流及短路发生时，V7导通后，迅速拉高3 脚电位，关闭输出。在设计时，通过计算和多次试验调试，能使电源在深度过流（200%）及短路时呈现完全关闭状态，过流或短路解除后电源自动恢复工作。http://www.cps800.com/uploadfile/articlepic/2013/201304/20130414135434183.jpg4 变压器设计
在开关电源中变压器是核心器件之一，它对开关电源的效率、可靠性、稳定性、电源性能起着至关重要的作用。
4.1 选择磁芯
磁芯的有效输出功率根据工作频率、最大工作磁密、磁芯面积、窗口面积及绕组电流密度确定。本方案的额定输出功率为：http://www.cps800.com/uploadfile/articlepic/2013/201304/20130414135503373.jpg假定变换器的效率为80%，则输入功率为：http://www.cps800.com/uploadfile/articlepic/2013/201304/20130414135525105.jpg根据传输功率与铁氧体磁芯尺寸的关系、电源的工作频率，选择TDK 的PC40 材质磁芯，型号为RM5。
4.2 变压器初次级绕组匝数的计算
变压器的初级绕组匝数可由下式确定。http://www.cps800.com/uploadfile/articlepic/2013/201304/20130414135551712.jpg式中：Np 为变压器初级绕组匝数；Vimin 是最低直流输入电压，取18V；△ V1 是开关管的饱和导通压降，取0.5V；Dmax 是最大占空比，考虑到死区时间，取最大占空比Dmax为0.9；△ B 是磁通的最大变化范围，考虑到工作频率及变压器温升取2800G；f 为高频变压器工作频率（Hz）， 为150kHz；Ae 为RM5 铁芯磁路的有效截面积，其值为0.237cm2。计算所得的初级绕组匝数，取整数值8 匝。变压器的次级绕组匝数Ns 可由下式确定：http://www.cps800.com/uploadfile/articlepic/2013/201304/20130414135724921.jpg式中：Vo 是输出电压值，此处为200V；Vf 是整流二极管的正向压降，这里选择超快恢复二极管，Vf 取值1V。计算所得的次级绕组匝数，取整数值102 匝。
4.3 线径选择
初级绕组峰值电流由式（6）计算。http://www.cps800.com/uploadfile/articlepic/2013/201304/20130414135801235.jpg初级绕组电流有效值由式（7）计算。http://www.cps800.com/uploadfile/articlepic/2013/201304/20130414135820667.jpg取初级绕组导体的电流密度为8A/mm2，初级绕组所需导体的截面积为：http://www.cps800.com/uploadfile/articlepic/2013/201304/20130414135847393.jpg考虑到导线的集肤效应，选双线并绕，则每股所需的导体截面积为0.05435mm2，查高强度漆包圆铜线电流负载表，选择线径为φ0.27 的漆包线，铜芯截面积为0.05726 mm2，满足要求。次级绕组电流有效值可近似估算为http://www.cps800.com/uploadfile/articlepic/2013/201304/20130414135935839.jpg式中：Io 为电源的输出电流（mA），取75mA。
次级绕制时层数较多，考虑到导体的邻近效应及集肤效应，取次级绕组的电流密度为4 A/mm2，次级绕组所需导体的截面积为：http://www.cps800.com/uploadfile/articlepic/2013/201304/20130414140030852.jpg查漆包线导线规格表，选择线径为φ0.15 的漆包线，铜芯截面积为0.01767 mm2，满足要求。
4.4 校核窗口使用系数
窗口使用系数由式（11）计算。http://www.cps800.com/uploadfile/articlepic/2013/201304/20130414140100846.jpg式中：Acu 是变压器所有铜线总的截面积（mm2），约为3.63mm2；Aw 是磁心窗口面积（mm2），约为10.17 mm2。计算值Ko 小于0.4，窗口可以绕下绕组。
4.5 校核磁芯饱和
在某些瞬态或故障情况下，变压器面临的最严重情况是输入电压和占空比同时达到最大值，此时：http://www.cps800.com/uploadfile/articlepic/2013/201304/20130414140134760.jpg式中：Vimax 是输入电压最大值（V），为32V。
依据△ B=2800G，磁芯的起点为-1400G，则导通结束时磁芯将会上升5063G，即达到+3663G，PC40 磁芯在100℃时饱和磁通密度为3900G，低于饱和值。5 实验结果
在额定输入电压24VDC 时进行测试，测试数据列于表1。http://www.cps800.com/uploadfile/articlepic/2013/201304/20130414140313230.jpg6 结论
本文介绍了推挽式升压型变换器的详细设计，从实验数据可以看出，该升压型开关电源具有良好的电压调整率和负载调整率，很低的输出纹波，较高的变换效率，很小的模块开关管驱动波形、满载时漏源波形、整流输出波形、输出纹波电压波形分别表示在图6、图7、图8、图9 中。体积（57x37x13mm）。输入输出的隔离设计，扩大了电源的实用性和灵活性，同时还可通过电源输出端的串联，提高和改变输出电压值。http://www.cps800.com/uploadfile/articlepic/2013/201304/20130414140448629.jpg
模拟设计是门艺术啊 电流控制在推挽中使用最合适不过了谢谢楼主 <p>模拟电路才是电路的精髓！</p>
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