用UC3842芯片設計開(kāi)關(guān)電源
介紹電流控制型脈寬調制器UC3842的原理及特性,并討論其在設計中應注意的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞:脈寬調制;電流控制;開(kāi)關(guān)電源
A Design of Switch Power with UC3842
HU Junchen
(Dept. of Automatic Control, Liaoning Institute of Science and Techno logy,
Benxi 117022, China)
Benxi 117022, China)
Key words: PWM(pulse-width modulation); current mode controller ; switch power
UC3842是美國Unitrode公司生產(chǎn)的一種高性能單端輸出式電流控制型脈寬調制器芯片。
UC3842為8腳雙列直插式封裝,其內部原理框圖如圖1所示。主要由5.0V基準電壓源、用來(lái)精確地控制占空比調定的振蕩器、降壓器、電流測定比較器、PWM鎖存器、高增益E/A誤差放大器和適用于驅動(dòng)功率MOSFET的大電流推挽輸出電路等構成。端1為COMP端;端2為反饋端;端3為電流測定端;端4接Rt、Ct確定鋸齒波頻率;端5接地;端6為推挽輸出端,有拉、灌電流的能力;端7為集成塊工作電源電壓端,可以工作在8~40V;端8為內部供外用的基準電壓5V,帶載能力50mA。
UC3842為8腳雙列直插式封裝,其內部原理框圖如圖1所示。主要由5.0V基準電壓源、用來(lái)精確地控制占空比調定的振蕩器、降壓器、電流測定比較器、PWM鎖存器、高增益E/A誤差放大器和適用于驅動(dòng)功率MOSFET的大電流推挽輸出電路等構成。端1為COMP端;端2為反饋端;端3為電流測定端;端4接Rt、Ct確定鋸齒波頻率;端5接地;端6為推挽輸出端,有拉、灌電流的能力;端7為集成塊工作電源電壓端,可以工作在8~40V;端8為內部供外用的基準電壓5V,帶載能力50mA。


2.1啟動(dòng)過(guò)程
首先由電源通過(guò)啟動(dòng)電阻R1提供電流給電容C2充電,當C2電壓達到UC3842的啟動(dòng)電壓門(mén)檻值16V時(shí),UC3842開(kāi)始工作并提供驅動(dòng)脈沖,由6端輸出推動(dòng)開(kāi)關(guān)管工作,輸出信號為高低電壓脈沖。高電壓脈沖期間,場(chǎng)效應管導通,電流通過(guò)變壓器原邊,同時(shí)把能量?jì)Υ嬖谧儔浩髦?。根據同名端標識情況,此時(shí)變壓器各路副邊沒(méi)有能量輸出。當6腳輸出的高電平脈沖結束時(shí),場(chǎng)效應管截止,根據楞次定律,變壓器原邊為維持電流不變,產(chǎn)生下正上負的感生電動(dòng)勢,此時(shí)副邊各路二極管導通,向外提供能量。同時(shí)反饋線(xiàn)圈向UC3842供電。UC3842內部設有欠壓鎖定電路,其開(kāi)啟和關(guān)閉閾值分別為16V和10V,如圖3所示。在開(kāi)啟之前,UC3842消耗的電流在1mA以?xún)?。電源電壓接通之后,?端電壓升至16V時(shí)UC3842開(kāi)始工作,啟動(dòng)正常工作后,它的消耗電流約為15mA。因為UC3842的啟動(dòng)電流在1mA以?xún)?,設計時(shí)參照這些參數選取R1,所以在R1上的功耗很小。
首先由電源通過(guò)啟動(dòng)電阻R1提供電流給電容C2充電,當C2電壓達到UC3842的啟動(dòng)電壓門(mén)檻值16V時(shí),UC3842開(kāi)始工作并提供驅動(dòng)脈沖,由6端輸出推動(dòng)開(kāi)關(guān)管工作,輸出信號為高低電壓脈沖。高電壓脈沖期間,場(chǎng)效應管導通,電流通過(guò)變壓器原邊,同時(shí)把能量?jì)Υ嬖谧儔浩髦?。根據同名端標識情況,此時(shí)變壓器各路副邊沒(méi)有能量輸出。當6腳輸出的高電平脈沖結束時(shí),場(chǎng)效應管截止,根據楞次定律,變壓器原邊為維持電流不變,產(chǎn)生下正上負的感生電動(dòng)勢,此時(shí)副邊各路二極管導通,向外提供能量。同時(shí)反饋線(xiàn)圈向UC3842供電。UC3842內部設有欠壓鎖定電路,其開(kāi)啟和關(guān)閉閾值分別為16V和10V,如圖3所示。在開(kāi)啟之前,UC3842消耗的電流在1mA以?xún)?。電源電壓接通之后,?端電壓升至16V時(shí)UC3842開(kāi)始工作,啟動(dòng)正常工作后,它的消耗電流約為15mA。因為UC3842的啟動(dòng)電流在1mA以?xún)?,設計時(shí)參照這些參數選取R1,所以在R1上的功耗很小。

2.2穩壓過(guò)程
從圖2中可知,當場(chǎng)效應管導通時(shí),整流電壓加在變壓器T初級繞組Np上的電能變成磁能儲存在變壓器中,在場(chǎng)效應管導通結束時(shí),Np繞組中電流達到最大值Ipmax,根據法拉第電磁感應定律:

式中:E——整流電壓;Lp——變壓器初級繞組電感;Ton——場(chǎng)效應管導通時(shí)間。
在場(chǎng)效應管關(guān)閉瞬間,變壓器次級繞組放電電流為最大值Ismax,若忽略各種損耗應為:

式中:n——變壓器變比,n=Np/Ns,Np、Ns為變壓器初、次級繞組匝數。
高頻變壓器在場(chǎng)效應管導通期間初級繞組儲存的能量與場(chǎng)效應管關(guān)閉期間次級繞組釋放的能量相等:

式中:Ls——變壓器次級繞組電感;Uo——輸出電壓;Toff——場(chǎng)效應管關(guān)閉時(shí)間。

關(guān)鍵詞:
開(kāi)關(guān)電源
設計
芯片
UC3842
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