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1、精品名师归纳总结UC3842 的工作原理及 3842在开关电源中的应用2021-07-13 16:10电流掌握型脉宽调制器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掌握型脉宽调制器芯片 ,可直接驱动双极型晶体管、MOSFEF和 IGBT等功率型半导体器件,具有管脚数量少、外围电路简洁、安装调试简便、性能优良等诸多优点,广泛应用于运算机、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 采纳固定工作频率脉冲宽度可控调制方式,共有
2、 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 ,从而掌握脉冲宽度。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打算,f=1.8/R TCT。脚为公共的端。脚为推挽输出端 ,内部为图腾柱式 ,上升、下降时间仅为50ns 驱动才能为 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 的负载才能 .图
3、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 C1、L 1滤除电磁干扰 ,负温度系数的热敏 电阻 Rt1 限流,再经 VC 整流、 C2 滤波 ,电阻 R1、电位器 RP1 降压后加到 UC3842 的供电端 脚） ,为 UC3842 供应启动电压 ,电路启动后变压器的付绕组的整流滤波电压一方面为UC3842 供应正常工作电压,另一方面经 R3 、R4分压加到误差放大器的反相输入端脚,为UC3842 供应负反馈电压 ,其规律是此脚电压越高驱动脉冲的占空比越小,以此稳固输出电压.脚和脚外接的R6、C8打算了振荡
4、频率 ,其振荡频率的最大值可达500KHz.R 5、 C6 用于可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结改善增益和频率特性 .脚输出的方波信号经R7、R8分压后驱动 MOSFEF 功率管 ,变压器原边绕组的能量传递到付边各绕组,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 R10用于电流检测 ,经 R9、C9滤滤后送入 UC3842 的脚形成电流反馈环. 所以由 UC3842 构成的电源是双闭环掌握系统,电压稳固度特别高 ,当 UC3842 的脚电压高于 1V 时振荡器停振,爱护功率管不至于过流而损坏.图2 UC3842 构成的开关电源3 电路的调试此电路的调试需要留意：一是调
5、剂电位器RP1使电路起振 ,起振电流在 1mA 左右。二是起振后变压器绕组供应的直流电压应能使电路正常工作,此电压的范畴大约为 11 17V 之间。三是依据输出电压的数值大小来转变R4,以确定其反馈量的大小。四是依据爱护要求来 确定检测电阻R10的大小 ,通常 R10是 2W、1 以下的电阻 .电流掌握型脉宽调制器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进展方向 .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% 以上 ,比串连调整线性稳压电源的效率提高近一倍 .随着电源技术的飞速进展 ,开关稳压电源正朝着
6、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得到越来越广泛的应用.本文第一概述开关稳压电源的基本工作原理,接着介绍电流型脉宽调制器UC3842 芯片 ,着重论述了 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运算.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% 以上 ,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、三角波发生器、比较放大器和基准源等构成 .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. 当三角可编辑资料 - - -
7、欢迎下载精品名师归纳总结波的幅度小于比较器的同相输入时,比较器输出高电平 ,对应调整管导通的时间为ton. 反之 ,当三角波的幅度大于比较器的同相输入时,对应调整管的截至时间为toff. 为了稳固电压输出 ,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.假设输出电压增加 ,就 FVo 增加,比较放大器的输出 Vf 减小 ,那么比较器的输出波形中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 .假如忽视电感的直流电阻,那么输出电压 Vo 为调整管发射极电压Ve 的平均重量,于是有：其中 ,q 为占空比 .在输入电压肯定的时候,输出电压与占空比正比,
8、通过转变比较器输出波形的占空比就可以掌握输出电压的幅值.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掌握型脉宽调制芯片.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,外围电路简洁 ,电压调整率可达0.01%, 工作频率高达 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、图腾柱输出电路、输入和基准欠电压锁定电路以及PWM 锁存器电路 .其内部结构及基本外围电路如图2
9、所示 .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 ,掌握脉冲的宽度.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 ,构成过流爱护电路 .当电源电压反常时 ,功率管的电流增大 ,当采样电阻上的电压超过 1V 时,UC3842 就停止输出 ,有效的爱护了功率管.第4脚为锯齿振荡器外部定时电阻 R 与定时电容 C 的公共端 .第5脚为的 .第
10、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,为功率管关断时供应了可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结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 10 30V 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供应芯片需要的启动电压.在启动电源的作用下,芯片开头工作 ,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功率管工作.功率管工作产生的信号经取样电路
11、转换为低压直流信号反馈到3脚,爱护系统的正常工作.电路正常工作后,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,产生的误差信号送到脉宽调制电路,完成脉冲宽度的调制,从而达到稳固输出电压的目的.假如输出电压由于某种 缘由变高 ,就 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,就开关功率管的导通 时间变短 ,输出电压变低 ,从而使输出电压稳固,反之亦然 .锯齿波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,而脉冲宽度就随反馈电压的大小而变化.实
12、际应用电路图3 开关稳压电源系统总体框图依据 UC3842 的特点 ,设计一个 30 36V 可调的开关型稳压电源,其总体结构框图如图3所示 .沟通输入后通过整流滤波得到直流电压,经过 LM317 后获得 16.5V 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掌握功率管的开关从而实现稳压输出.掌握电路的核心是UC3842, 其后级的高速开关功率管要求满意肯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,采纳双桥间距为0.3mm 的铁氧铁芯 ,由直径 0.65mm 的铜丝
13、绕制而成 .高频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/3300F的电解电容 ,和由一个 33H电感和 2个104的电容构成 型滤波器进行滤波后输出 .其 UC3842 的核心电路如图 4所示 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图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 打算的 .理论上 ,其内部的振荡频率最高可达500kHz. 在本系统中RT 和 CT 分别选用了 10k 和0.045 F,依据公式：可以运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,通过调剂电位器的阻值转变反馈电压,使脉宽的占空比发生变化,从而可以实现输出电压30 36V 的连续可调变化.结语利用 UC3842 设计的电流制型脉宽调制开关稳压电源,克服了电压掌握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,电路结构简洁 ,成本低、体积小、易实现.该稳压电源是目前有用和抱负的稳压电源,具有很大的进展前景.相关文章可编辑资料 - - - 欢迎下载