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1、UC3842的工作原理及3842在开关电源中的应用电流控制型脉宽调制器UC3842工作原理及应用UC3842是美国Unitrode公司(该公司现已被TI公司收购)生产的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片，可直接驱动双极型晶体管、MOSFE桥口 IGBT等功率试简便、性能优良等诸多优点，广泛应用于计算机、显示器等系统电路中作开关电源驱动器件。1 UC3842 内部工作原理简介图 1 示出了 UC3842 内部框图和引脚图， UC3842 采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式，共有8 个引脚，各脚功能如下：脚是误差放大器的输出端，外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和频率特性；脚是反馈电
2、压输入端，此脚电压与误差放大器同相端的2.5V基准电压进行比较，产生误差电压，从而控制脉冲宽度；脚为电流检测输入端， 当检测电压超过 1V 时缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态；脚为定时端，内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定，f=1.8/(R tXCt);脚为公共地端；脚为推挽输出端，内部为图腾柱式，上升、下降时间仅为 50ns驱动能力为 1A ;脚是直流电源供电端，具有欠、过压锁定功能，芯片功耗为15mW脚为 5V 基准电压输出端，有50mA 的负载能力。图1 UC3842内部原理框图2 UC3842组成的开关电源电路图2是由UC3842构成的开关电源电路，220V市电由C、Li滤
3、除电磁干扰，负温度系数的热敏电阻R限流，再经VC整流、C2滤波，电阻R、电位器RR降压后加到电路启动后变压器的付绕组的整流滤波电压一方面为UC3842提供正常工作电压，另一方面经 R、R分压加到误差放大器的反相输入端脚，为UC3842提供负反馈4此稳定输出电压。脚和脚外接的R、Q决定了振荡频率，其振荡频率的最大值可达500KHz。R、G用于改善增益和频率特性。脚输出的方波信号经B、R分压后况付边各绕组，经整流滤波后输出各数值不同的直流电压供负载使用。电阻Rio用于电流检测，经 R、C9滤滤后送入UC3842的脚形成电流反馈环.所以由UC3842构成白，的脚电压高于1V时振荡器停振，保护功率管不
4、至于过流而损坏。3电路的调试图2 UC3842构成的开关电源此电路的调试需要注意：一是调节电位器RP使电路起振，起振电流在 1mA右；二是起振后变压器绕组提供的直流电压应能使电路正常工作，此电压的范围大约为以确定其反馈量的大小；四是根据保护要求来确定检测电阻R10的大小，通常 Rio是2W 1Q以下的电阻。电流控制型脉宽调制器 UC3842在开关电源中的应用开关稳压电源被誉为“新型高效节能电源”，它代表着稳压电源的发展方向。由于内部器件工作在高频开关状态，因此本身消耗的能量极低，电源效率可以达到80%m源技术的飞速发展，开关稳压电源正朝着小型化、高频化、集成化的方向发展，高效率的开关稳压电源已
5、得到越来越广泛的应用。本文首先概述开关稳压电源的基本工作 述了 UC3842在开关稳压电源中的应用，并以一个实际应用实例分析了电源电路的构成和参数计算。开关电源的基本工作原理相对于线性稳压电源功耗较大的缺点，开关电源的效率可达90%A上，而且造价低、体积小。开关电源的工作原理如图1所示，它由调整管、滤波电路、比较器、三角波在图1中，三角波发生器的输出波形加到比较器的反相端，其同相端接比较放大器的输出Vf。当三角波的幅度小于比较器的同相输入时，比较器输出高电平，对应调整管的同相输入时，对应调整管的截至时间为 toff。为了稳定电压输出，按电压负反馈方式引入反馈，以确定基准源和比较放大器之间的联系
6、。假设输出电压增加，则FV。形中toff增加，从而使调整管的导通时间减小，输出电压下降，起到稳压的作用。如果忽略电感的直流电阻，那么输出电压V。为调整管发射极电压 Ve的平均分量，于其中，q为占空比。在输入电压一定的时候，输出电压与占空比正比，通过改变比较器输出波形的占空比就可以控制输出电压的幅值。图1开关电源的工作原理UC3842的工作原理UC3842是美国Unitorde公司生产的一种性能优良的电流控制型脉宽调制芯片。该调制器单端输出，能直接驱动双极型的功率管或场效应管。其主要优点是管脚数量少,500kHz,启动电流小于1mA正常工作电流为 5mA并可利用高频变压器实现与电网的隔离。该芯片
7、集成了振荡器、具有温度补偿的高增益误差放大器、电流检测比较器 锁存器电路。其内部结构及基本外围电路如图2所示。UWI力图2 UC3842的内部结构及基本外围电路UC3842是8脚的双列直插的封装形式。如图2所示:第1脚为补偿脚，内部误差放大器的输出端，外接阻容元件以确定误差放大器的增益和频响。第 2 脚是反馈脚，将采样电压加到误差放大器的反相输入端，再与同相输入端的基准电压进行比较，产生误差电压，控制脉冲的宽度。第 3 脚为电流传感端，在功率管的源极串接一个小阻值的采样电阻，构成过流保护电路。当电源电压异常时，功率管的电流增大，当采样电阻上的电压超过1V 时， UC3第 4 脚为锯齿振荡器外部
8、定时电阻R 与定时电容C 的公共端。第 5 脚为地。第 6 脚为图腾柱式输出电压，当上面的三极管截止的时候下面的三极管导通，为功率管关断时提供了低阻抗的反向抽取电流回路，加速了功率管的关断。第7脚为输入电压，开关电源启动的时候需要在该引脚加一个不低于16V的电压，芯片工作后，输入电压可以在1030V之间波动，低于10V时停止工作。第 8 脚为内部 5.0V 的基准电压输出，电流可达50mA。电路上电时，外接的启动电路通过引脚 7 提供芯片需要的启动电压。在启动电源的作用下，芯片开始工作，脉冲宽度调制电路产生的脉冲信号经 6 脚输出驱动外接的开关低压直流信号反馈到 3 脚，维护系统的正常工作。电
9、路正常工作后，取样电路反馈的低压直流信号经 2 脚送到内部的误差比较放大器，与内部的基准电压进行比较，产生从而达到稳定输出电压的目的。如果输出电压由于某种原因变高，则 2 脚的取样电压也变高，脉宽调制电路会使输出脉冲的宽度变窄，则开关功率管的导通时间变短，输振荡电路产生周期性的锯齿波，其周期取决于4脚外接的RC网络。所产生的锯齿波送到脉冲宽度调制器，作为其工作周期，脉宽调制器输出的脉冲周期不变，而脉冲宽实际应用电路图3开关稳压电源系统总体框图根据UC3842的特点，设计一个 3036V可调的开关型稳压电源，其总体结构框图如图3所示。交流输入后通过整流滤波得到直流电压，经过LM317后获得16.
10、5V的直流电压，作为 UC3842芯片的启动电压。芯片启动后通过脉宽调制控制功率管的开关从而实现稳压率管要求满足一定的耐压值和足够大的额定电流。这里可以选用IRF540,其耐压值高达100V,额定电流可以达到 33A。高频变压器的升压系数为1.2 ,采用双桥间距为0变压器出来的脉动直流电压，先通过二极管整理，再通过 3个50V/3300科F的电解电容，和由一个 33 dH电感和2个104的电容构成口型滤波器进行滤波后输出。其 UC图4 UC3842的核心电路图如图4所示，UC3842的工作频率由4脚和8脚间的RT和CT决定的。理论上，其内部的振荡频率最高可达500kHz。在本系统中 RT和CT
11、分别选用了 10kQ和0.045科F,可以计算得其工作频率约为40kHz,符合开关电源的要求。在UC3842的2脚处接上一个10k 的电位器，通过调节电位器的阻值改变反馈电压，使脉宽的占空比发生变化结语利用UC3842设计的电流制型脉宽调制开关稳压电源，克服了电压控制型脉宽调制开关稳压电源频响慢、电压调整率和负载调整率低的缺点，电路结构简单，成本低、体利具有很大的发展前景。UC3842是美国Unltmde公司生产的一种性能优良的电流控制型脉宽调制芯片，它具有管脚数量少，外围电路简单等特点，因而得到了广泛的应用。但随着UC3842开关频率的提高，由它所构成的开关电源的保护电路也出现了很多问题。本
12、文分析了UC3842保护电路的缺陷及改进的方法。1UC3842的典型应用UC3842的典型应用电路如图l所示。该电路主要由桥式整流电路，高频变压器，MO砌率管以及电流型脉宽调制芯片UC3842构成。其工作原理为：220V的交流电经过桥式整流滤波电路后，得到大约+300V的直流高压，这一直流电压被M0S功率管斩波并通过高频变压器降压，变成频率为几十kHz的矩形波电压，再经过输出整流滤波，就得到了稳定的直流输出电压。其中高频变压器的自馈线圈N2中感应的电压，经 D2整流后所得到的直流电压被反馈到UC3842内部的误差放大器并和基准电压比较得到误差电压Vr,同时在取样电阻R11上建立的直流电压也被反
13、馈到UC3842电流测定比较器的同柑输入端，这个检测电压和误差电压Vt相比较，产生脉冲宽度可调的驱动信号，用l中，R5用来限制C8产生的充电峰值电流。考虑到来控制开关功率管的导通和关断时间，以决定高频变压器的通断状态，从而达到输出稳压的目的。图Vi及Vref上的噪声电压也会影响输出的脉冲宽度，因此，在UC3842的脚7和脚8上分别接有消噪电容 C4和C2。R7是MO创率管的栅极限流电阻。另Vi钳位于34V,保护芯片不致损坏。外，在UC3842的输入端与地之间，还有 34V的稳压管，一旦输入端出现高压，该稳压管就被反向击穿，将2UC3842保护电路的缺陷2.1过载保护的缺陷图1UC3242典型应
14、用电路当电源过载或输出短路时，UC3842的保护电路动作，使输出脉冲的占空比减小，输出电压降低,UC3842的供电电压也跟着降低，当低到UC3842不能工作时，整个电路关闭，然后通过R6杆始下一次启动过程。这种彳护被称为“打嗝”式 (hiccup)保护。在这种保护状态下，电源只工作几个开关周期，然后进入很长时间(几百ms到几s)的启动过程，因此，它的平均功率很低。但是，由于变压器存在漏感等原因，有的开关电源在每个开关周期都有很高的开关尖峰电压，即使在占空比很小的情况下，辅助供电电压也不能降到足够低，所以不能实现理想的保护功能。2.2 过流保护的缺陷UC3842的过流保护功能是通过脚 3实现的。
15、当脚3上检测的电压高于IV时，就会使UC3842内部的比较器翻转，将 PW雌存器置零，使脉冲调制器处于关闭状态，从而实现了电路的过流保护。由于检测电阻能感应出峰值电感电流，所以自然形成逐个脉冲限流电路，只要检测电阻上的电平达到IV,脉宽调制器立即关闭，因此这种峰值电感电流检测技术可以精确限制输出的最大电流，使得开关电源中的磁性元件和功率器件不必设计较大的余量，就能保证稳压电源的工作可靠。但是，通常我们采用的采样电阻都是金属膜或氧化膜电阻，这种电阻是有感的，当电流流过取样电阻时，就会感生一定的感性电压。这个电感分量在高频时呈现的阻抗会很大，因此它将消耗很大的功率。随着频率的增加，流过取样电阻的电流有可能在下一个振荡周期到来之前还没放完，取样电阻承受的电流将越来越大，这样将会引起UC3842的误操作，甚至会引起炸机。因此，UC3
