uc3842开关电源电路设计及注意事项

发布 2019-04-28 08:49:55 阅读 3206

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。

2.2 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。

式中:n——变压器变比,n=np/ns,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:

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。

上式说明,输出电压uo与ton成正比,与匝比n及toff成反比。比如,由于电源电压变化或负载变化而引起输出电压降低时,反馈线圈的输出电压则会变低,从而使2端电压变低,则脉宽调制器会相应的增大输出pwm波形的占空比,使大功率晶体管导通的时间变长;反之,当电源电压变化或负载变化而引起输出电压升高时,则脉宽调制器会相应的减小pwm输出脉冲波形的占空比,使大功率晶体管导通的时间变短,从而维持输出电压为一恒定值。

uc3842为固定工作频率脉宽调制方式,输出电压或负载变化时仅调整占空比,控制场效应管的导通时间。反馈电压输入2脚,此脚电压与内部2.5v基准进行比较,产生控制电压,从而控制脉冲宽度;输出脉冲的频率由4脚外接定时电阻rt及定时电容ct决定,f

的单位取kω,ct取μf。3脚为电感电流传感器端,当取样超过1v时,缩小导通脉宽,使电源处于间隙工作状态;6脚,输出端,内部为图腾柱式,上升、下降时间仅50ns,驱动能力为±1a;7脚,供电输入,起振后工作电压为10~13v,低于10v停止工作,功耗为15mw;8脚,内部基准5v(50ma)。

2.3 过流保护原理。

当负载电流超过额定值或短路时,场效应管电流增加,r9上的电压反馈至3脚(电压大于1v),通过内部电流放大器使导通宽度变窄,输出电压下降,直至使uc3842停止工作,没有触发脉冲输出,使场效应管截止,达到保护功率管的目的。短路现象消失后,电源自动恢复正常工作。

2.4 过压保护原理。

当因某种原因使输出电压过高时,由反馈绕组形成的电压也高,从而使2脚的电压过高,内部保护电路起动,使6脚输出脉冲高电平时间变短,或不输出高电平使开关管截止。

2.5 开关管保护电路。

由d3、r10、c1及r11、c14、d4构成,消除由变压器漏感产生的反峰电压,从而使开关工作电压不至于太高而毁坏。

3、设计中的注意事项。

3.1 起动电路的设计。

电路如图4所示,电容c2储存的能量要能满足电源开始正常工作的需要,使得uc3842第7脚有稳定、充足的输入供给。即电容c2的放电时间要大于uc3 842输出脉冲的高电平持续时间。否则,电源将出现打嗝现象。

因此,电容c2的容量和质量的选取非常重要。笔者在实际设计过程中,c2曾用100μf铝电解电容,经常发现电源打嗝;测量反馈端电压,总是太低,以至于反馈端的整流二极管都没有工作,说明反馈端电压幅度不够。原因在于c2容量不够,不能提供足够的能量来使uc3842充分工作,因此,容量最好在100μf以上。

3.2 反馈绕组的设计。

当uc3842启动后,若反馈绕组不能提供足够的uf,电路就会不停地起动,出现打嗝现象。另外,根据笔者的经验,若uf大于17.5v时,也会引起uc3842工作异常,导致输出脉冲占空比变小,输出电压变低。

故而反馈绕组匝数的选取及其缠绕是非常重要的,一般可按13~15v设计,使uc3842正常工作时,7脚的电压维持在13v左右。

4、结束语。

uc3842是一种性能优良的电流控制型脉宽调制器。假如由于某种原因使输出电压升高时,脉宽调制器就会改变驱动信号的脉冲宽度,亦即占空比d,使斩波后的平均值电压下降,从而达到稳压目的,反之亦然。uc3842可以直接驱动mos管、igbt等,适合于制作20~80w小功率开关电源。

由于器件设计巧妙,由主电源电压直接启动,构成电路所需元件少,非常符合电路设计中“简洁至上”的原则。

uc3842开关电源。