一種交錯(cuò)并聯(lián)電路的控制部分設(shè)計(jì)

    1、引言
        隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，交錯(cuò)并聯(lián)供電方式在通信電源、航空等領(lǐng)域中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。變換器若能實(shí)現(xiàn)并聯(lián)模塊的交錯(cuò)運(yùn)行，可以減小總的電壓和電流紋波、減小電磁干擾，從而帶來(lái)很多好處。在采用UC3846為控制芯片時(shí)，本文使用晶振產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率，經(jīng)反相器CD74HC04和脈沖計(jì)數(shù)器74HC4024共同作用后，再與UC3846一起產(chǎn)生振蕩頻率。這個(gè)方法能更好的實(shí)現(xiàn)工作頻率，同時(shí)，在兩路電源并行工作時(shí)也能很好的解決交錯(cuò)并聯(lián)時(shí)的同步問(wèn)題。
        2、UC3846工作原理
        UC3846采用標(biāo)準(zhǔn)雙列直插式16引腳（DIP-16）封裝。其內(nèi)部方框圖如圖1所示。

    圖1  UC3846內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖

    UC3846有16個(gè)引腳。各引腳功能如下：腳1為限流電平設(shè)置端；腳2為基準(zhǔn)電壓輸出端；腳3為電流檢測(cè)放大器的反相輸入端；腳4為電流檢測(cè)放大器的同相輸入端；腳5為誤差放大器的同相輸入端；腳6為誤差放大器的反相輸入端；腳7為誤差放大器反饋補(bǔ)償；腳8為振蕩器的外接電容端；腳9為振蕩器的外接電阻端；腳10為同步端；腳11為PWM脈沖的A輸出端；腳12為地；腳13為集電極電源端；腳14為PWM脈沖的B輸出端；腳15為控制電源輸入端；腳16為關(guān)閉端。
        UC3846的振蕩器的頻率由外接阻容 、 決定(9腳、8腳)。 的充電電流由恒流源提供。振蕩器工作頻率由式（1）近似計(jì)算式。

                  （1）

    一般在1~500 之間。為了減小噪聲對(duì)晶振電容的影響，應(yīng)選擇大于100pF的電容。為了防止兩路開(kāi)關(guān)管的互通，要設(shè)定兩路輸出都關(guān)斷的“死區(qū)時(shí)間”。電壓為一個(gè)鋸齒波，其下降時(shí)間即為死區(qū)時(shí)間，死區(qū)設(shè)置時(shí)間為：
                        

                      （2）

     增大，鋸齒波下降時(shí)間即死區(qū)時(shí)間就增大。
        3 電路設(shè)計(jì)
        反相器CD74HC04（功能圖見(jiàn)圖2）和脈沖計(jì)數(shù)器74HC4024（其對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖3，邏輯圖見(jiàn)圖4）

              
                  
      圖2  CD74HC04功能圖              圖3  74HC4024結(jié)構(gòu)圖

圖4  74HC4024邏輯圖

        脈沖計(jì)數(shù)器74HC4024可產(chǎn)生七種頻率，依次為輸入脈沖的2分頻、4分頻、8分頻、16分頻、32分頻和64分頻和128分頻。
        兩路電源并行工作的頻率產(chǎn)生及同步控制電路見(jiàn)圖5。其中U1、U2分別為兩個(gè)UC3846控制芯片。

 
圖5  兩路振蕩信號(hào)的產(chǎn)生及同步電路       ( 圖中二極管改為空心直線通過(guò))

        由反相器和脈沖計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)圖、邏輯圖以及同步電路連接圖不難得出74HC4024的1、12、11、9、6腳的波形和CD74HC04的12、8、5、11腳的波形如圖6所示。

 
圖6  同步部分各點(diǎn)的波形圖

    由圖6可見(jiàn)，反相器和分頻器將晶振產(chǎn)生的脈沖分頻分相，得到兩路同頻反相信號(hào)。則電容 與電容 上的信號(hào)也是同頻反相。將電容 與電容 取相同的值，再將兩控制芯片的振蕩電容取相同值，即可實(shí)現(xiàn)兩電源的交錯(cuò)并聯(lián)。并且在振蕩電容的可選條件下，可以更精確地實(shí)現(xiàn)工作頻率。
        4  工作頻率設(shè)計(jì)舉例
        以U2為例，假使設(shè)計(jì)要求工作頻率達(dá)到60kHz，具體進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)如下。
        如圖7所示，圖中U3、U4分別為反相器CD74HC04和脈沖計(jì)數(shù)器74HC4024。對(duì)于單個(gè)UC3846來(lái)說(shuō)，其振蕩頻率的產(chǎn)生是外部振蕩電阻和電容共同作用的結(jié)果。

 
圖7  振蕩頻率產(chǎn)生電路    

    當(dāng)Q2 導(dǎo)通時(shí)，相當(dāng)于接在C₁₈上的電容與UC3846的原來(lái)外接的振蕩電容C₁₄ 并聯(lián)，共同作為振蕩電容，與振蕩電阻一起產(chǎn)生頻率。取C₁₈ 遠(yuǎn)大于C₁₄ ，則在導(dǎo)通過(guò)程中C₁₈ 上存儲(chǔ)的電荷量遠(yuǎn)大于C₁₄ 。當(dāng)Q2 截止時(shí)，C₁₈ 將通過(guò)C₁₄ 迅速放電，使控制芯片的振蕩器停止工作，直到Q2 再次導(dǎo)通時(shí)UC3846重新開(kāi)始產(chǎn)生控制脈沖。所以UC3846的振蕩頻率由C₁₈ 和C₁₄ 共同決定。即C₁₈和C₁₄ 并聯(lián)，與振蕩電阻Rt一起產(chǎn)生振蕩頻率。則振蕩頻率
                          （3）
        故死區(qū)時(shí)間為
                          （4）
        由于UC3846為雙端輸出脈寬調(diào)制器，故其A、B端的工作頻率為振蕩器振蕩頻率的一半。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可取3.579545MHz的晶振，則經(jīng)32分頻后得111.8KHz。C₁₈取4.7nF，將其與UC3846的振蕩電容C₁₄并聯(lián)，與振蕩電阻R_t一起產(chǎn)生振蕩頻率。取C₁₄為100pF,R_t取3.65k ，可得振蕩頻率

    故死區(qū)時(shí)間為

        則可使工作頻率達(dá)到60kHz，從而達(dá)到本設(shè)計(jì)的頻率要求。
        5  結(jié)論
        采用電流型控制芯片UC3846工作時(shí)，可通過(guò)采用反相器和脈沖計(jì)數(shù)器分頻分相，從而實(shí)現(xiàn)兩電源模塊的交錯(cuò)并聯(lián)。本文給出了設(shè)計(jì)的原理電路并進(jìn)行設(shè)計(jì)舉例，證明了該方法的可行性。