采用高可靠性设计的不间断AC/DC、DC/DC通信电源UC3848A

通信电源基本要求是安全可靠，保证通信不间断，要求设计人员合理设计，多采用新的控制器件。图5-5所示为由UC3848A构成的交流变换为直流和直流变换为直流两种电源供电的可输出5V、6A的通信电源。

1.UC3848A电路工作原理

AC/DC变换工作原理：由图5-5所示变换电路由EMI抑制电路、交流整流滤波电路、电能变换电路、脉宽控制电路、输出整流滤波电路、负反馈和保护电路等组成。

1）交流整流滤波电路。交流电源从FU、R_T两端以86～265V的宽电压范围对电路供电，由C₁、C₂、L₁组成π型滤波电路，将来自供电电网的噪声杂波和电源内部电磁干扰波进行阻隔和抑制，同时对来自空中和地面的瞬态浪涌电压也进行抑制和旁路，电阻R_V是氧化锌压敏电阻，在这里起过电压保护作用；R_T是负温度系数热敏电阻，起温度保护作用；R₁是泄放电阻，对输入电压高端起分流作用。C_y2、C₁₈、C₃₅是安全电容，C_y1、C_y2与L₁组成抗共模或串模干扰，也将电源中的器件因漏电或电磁场产生的静电引入地，以确保人员、设备的安全。UR及C₃是全波整流器件和平波电容，C₄是高频旁路电容，整流后的310V直流电压供各电路使用。

2）电能变换电路。VT₁、TR₁、R₁₀、IC₁组成电能变换电路。当输出功率上升时，调制脉冲占空比增大，开关功率管输出电流增大，漏极电流上升。当电流流过R₁₀的电压降超过1V时，由IC₁的3脚输入芯片内的电压比较器的电压与基准电压比较，因输入高电压，片内锁存器关闭输出，变换电路停止工作，R₅、C₆、VD₁是网络缓冲电路，将振荡变压器一次侧产生的漏电感而引起的尖峰电压加以钳制，保护开关管MOSFET的工作安全，R₁₀是电流取样电阻，监测电源输出运行状态，起着过电流保护的作用。

3）脉宽控制电路。R₁₁、C₁₀是IC₁的片外振荡电路，振荡频率f_o=1.74R₁₁C₁₀，它是IC₁工作的动力，频率高低直接关系到电源输出功率大小，C₁₁是接在3、4脚间的陶瓷电容，起着振荡波形斜波补偿作用，防止电路在输入低电压时，出现寄生振荡。C₉接在IC₁的8脚基准电压输出端，是消噪旁路电容。R₃是3脚的上拉电阻，当输入电压在高端或低端时，输出功率由此会出现过高或过低变化，R₃用来平衡稳定过电流保护工作点不一致的作用，消除发生错误保护。IC₁的2脚是误差放大器的反相输入端，为了避免外界干扰信号进入片内而使工作发生异常，将它直接接地。R₈、VD₃是MOSFET的加速电路，R₈是它的驱动电阻。

4）UC3848A的供电电路

启动电源通过R₂使直流高压降压、C₅整流滤波、VS₁稳压后直接供给IC₁的7脚用电，当接通电源以后，直流脉动电压向C₈充电到16V时，IC₁开始工作，6脚产生驱动脉冲调制信号，驱动开关功率管产生脉冲调制电压，变压器TR₁的L_F绕组马上产生高频开关电压，经R₆限流、VD₂整流、C₅滤波的直流电压供给UC3848A工作电压。C₇是高频旁路电容，调整R₆的阻值大小，可以直接调整IC₁的工作电压。R₆的阻值大小既要满足IC₁的供电要求，又要能在当输出电源发生短路时，使电路进入短路保护。

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图5-5 高可靠性不间断AC/DC、DC/DC两用UC3848A通信电源

5）负反馈和保护电路。VD₄、VD₅、C₁₄、C₁₅及L₂是输出整流滤波电路。整流二极管应选用在大电流的工作状态下，反向恢复时间只有几纳秒的肖特基二极管。C₁₆为抑制高频电压的旁路电容，在安装C₁₆时应紧靠输出端，否则会产生高频振荡、纹波电压上升。IC₂、IC₃、R₁₃～R₁₆是输出电压反馈控制输出电压高低电路，起着输出过载、短路保护作用。R₁₄、C17是使输出电路消除寄生振荡的元件。R₁₃是IC₂的发光二极管限流电阻。

DC/DC转换工作原理：DC/DC变换与AC/DC变换有许多相似之处，不再重复，只对一些不同的电路进行简单分析。现对交/直流输入通断控制电路介绍如下：VD₁₀、R₂₀是判断电源输出极性正确与错误的两个元器件，如果电源的正、负极接反，VD₁₀因正向导通，将输入电源短路，保护了电路的安全。R₂₀为限流电阻，以防止因电源极性接错，将接入电源短路而损坏。图5-5电路具有交流、直流不同电源给电路供电，则要求输入的交/直流电源同时供给各自的变换单元，输出各自经整流滤波的直流电压，输出电压不允许有断电现象，也不允许输出电压出现跌落，否则不能保证通信电源的实质要求。但是两路变换电路同时工作，或多或少会产生相互干扰，从实际使用情况来看，必须使电路一部分工作，另一部分停止，这才能保证电路顺利进行。VT₃、VS₃、R₂₂、R₂₁是电路的交/直流变换通断信号控制电路。假设先由AC/DC变换交流输入，交流电压经桥式全波整流滤波后，由电阻R₂₂降压，使稳压二极管VS₃、晶体管VT₃先后导通，VT₃的导通使IC₅的1脚电压下降，当1脚电压低于1V时，IC₅的6脚关闭输出，直流变换电路停止工作，处于待机，只要撤除对IC₅的1脚的封锁信号，IC₅便可立即工作。值得注意的是：这时的DC/DC转换电路待机，是与没有直流输入电压而停止工作是有区别的，如果没有直流电压输入，IC₅不能工作，因为IC₅的供电电压由R₂₅、C₂₈向它的7脚供电。另一种情况，假设先由DC/DC变换电路的直流先供电，DC/DC变换电路照样工作，如果这时交流送电，IC₅的1脚将得到封锁信号，立即关闭6脚驱动输出，DC/DC转换电路停止工作，处于待机状态。

2.UC3848A电路特点

1）为保证电路输出电压连续不间断，在交直流的供电电路做到了零时间切换，不产生相互干扰，具有很高的电磁兼容性，充分利用了UC3848A系列IC控制芯片的功能，提高了通信电源的可靠性和可操作性，产品的品种得到了优化、销路得到广泛扩大。

2）电路在设计时，考虑了在作交/直流切换时，对输出负载的配备的差别，设计了具有足够大的滤波电容量，保证在变换切换后对负载的放电时间要求，保证波峰具有平斜度。

3）当需要将交流整流后的地与直流输入地分隔时，可通过光耦合器的隔离作用，来传输电源的控制信号，以保证电气上的直接相连。但是输入地和输出地是通过Y电容C₁₈、C₃₅分别将两地相连，有效地抑制电路会出现的共模干扰。