用UC3842设计开关电源doc.doc

UC3842 的内部结构和特点 UC3842 是美国 Unitrode 公司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。 UC3842 为 8 脚双列直插式封装 , 其内部原理框图如图 1 （UC3842 内部结构图）所示。主要由 5. 0V 基准电压源、用来精确地控制占空比调定的振荡器、降压器、电流测定比较器、 PWM 锁存器、高增益 E /A 误差放大器和适用于驱动功率 MOSFET 的大电流推挽输出电路等构成。端 1 为 COMP 端 ; 端 2 为反馈端 ; 端 3 为电流测定端 ; 端 4 接 Rt 、 Ct 确定锯齿波频率 ; 端 5 接地 ; 端 6 为推挽输出端 , 有拉、灌电流的能力 ; 端 7 为集成块工作电源电压端 , 可以工作在 8 ～ 40V; 端 8 为内部供外用的基准电压 5V, 带载能力 50mA 。 电路结构与工作原理 图 2 （开关电源原理图）所示为笔者在实际工作中使用的电路图。输入电压为 24V 直流电。三路直流输出 , 分别为 + 5V /4A, + 12V /0. 3A 和 - 12V /0. 3A 。所有的二极管都采用快速反应二极管 , 核心 PWM 器件采用 UC3842 。开关管采用快速大功率场效应管。 启动过程 首先由电源通过启动电阻 R1 提供电流给电容 C2 充电 , 当 C2 电压达到 UC3842 的启动电压门槛值 16V 时 ,UC3842 开始工作并提供驱动脉冲 , 由 6 端输出推动开关管工作 , 输出信号为高低电压脉冲。高电压脉冲期间 , 场效应管导通 , 电流通过变压器原边 , 同时把能量储存在变压器中。根据同名端标识情况 , 此时变压器各路副边没有能量输出。当 6 脚输出的高电平脉冲结束时 , 场效应管截止 , 根据楞次定律 , 变压器原边为维持电流不变 , 产生下正上负的感生电动势 , 此时副边各路二极管导通 , 向外提供能量。同时反馈线圈向 UC3842 供电。 UC3842 内部设有欠压锁定电路 , 其开启和关闭阈值分别为 16V 和 10V, 如图 3 所示。在开启之前 ,UC3842 消耗的电流在 1mA 以内。电源电压接通之后 , 当 7 端电压升至 16V 时 UC3842 开始工作 , 启动正常工作后 , 它的消耗电流约为 15mA 。因为 UC3842 的启动电流在 1mA 以内 , 设计时参照这些参数选取 R1 , 所以在 R1 上的功耗很小。 UC3842 起动时电流变化图 当然 , 若 VCC 端电压较小时 , 在 R1 上的压降很小 , 全部供电工作都可由 R1 降压后来完成。但是 , 通常情况下 ,VCC 端电压都比较大 , 这样完全通过 R1 来提供正常工作电压就会使 R1 自身功耗太大 , 对整个电源来说效率太低。一般来说 , 随着 UC3842 的启动 , R1 的工作也就基本结束 , 余下的任务交给反馈绕组 , 由反馈绕组产生电压来为 UC3842 供电。故 R1 的功率不必选得很大 , 1W 、 2W 就足够了。笔者认为 , 虽然理论上 UC3842 启动电流在 1mA 以内 , 但实际应用时 , 按 1. 6 ～ 2. 0mA 设计则工作比较便利。即当 VCC 端电压为 U 伏时 , ? 图3? UC3842启动时电流变化图 用UC3842设计开关电源 稳压过程 从图 2 中可知 , 当场效应管导通时 , 整流电压加在变压器 T 初级绕组 Np 上的电能变成磁能储存在变压器中 , 在场效应管导通结束时 , Np 绕组中电流达到最大值 Ipmax , 根据法拉第电磁感应定律 : 式中 : E ———整流电压 ; Lp ———变压器初级绕组电感 ;Ton ———场效应管导通时间。 在场效应管关闭瞬间 , 变压器次级绕组放电电流为最大值 Ismax , 若忽略各种损耗应为 : Ismax = nIpmax = n ( E /Lp ) Ton 式中 : n ———变压器变比 , n = Np /N s , Np 、 Ns 为变压器初、次级绕组匝数。 高频变压器在场效应管导通期间初级绕组储存的能量与场效应管关闭期间次级绕组释放的能量相等 : n ( E /Lp ) Ton = (Uo /Ls ) Toff 式中 : Ls ———变压器次级绕组电感 ; Uo ———输出电压 ;Toff ———场效应管关闭时间。 因为 Lp = n2Ls , 则 : ( E / nLs ) Ton = (Uo /Ls ) Toff , ETon= nUo Toff Uo = ( Ton / nToff ) E (3) 上式说明 , 输出电压 Uo 与 Ton 成正比 , 与匝比 n 及 Toff 成反