UC3842典型應用電路

1、UC3842典型應用電路FU2A 對隕W R幽電路中的芯片有：UC3842采用固定工作頻率脈沖寬度可控調(diào)制方式，共有8個引腳，各腳功能如下：腳是誤差放大器的輸出端，外接阻容元件用于改善誤差放大器的增益和頻率 特性；腳是反饋電壓輸入端，此腳電壓與誤差放大器同相端的2.5V基準電壓進行比較，產(chǎn)生誤差電壓，從而控制脈沖寬度；腳為電流檢測輸入端，當檢測電壓超過1V時縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態(tài)； 腳為定時端，內(nèi)部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時間 常數(shù)決定，f=1.8/(RT XCT);腳為公共地端；腳為推挽輸出端，內(nèi)部為圖騰柱式，上升、 下降時間僅為50ns驅(qū)動能力為±1A :腳是直流

2、電源供電端，具有欠、過壓鎖定功能，芯 片功耗為15mW ;腳為5V基準電壓輸出端，有50mA的負載能力。電流控制型脈寬調(diào)制器UC3842工作原理及應用UC3842是美國Unitrode公司(該公司現(xiàn)已被 TI公司收購)生產(chǎn)的一種高性能單端輸岀式電流控制 型脈寬調(diào)制器芯片，可直接驅(qū)動雙極型晶體管、MOSFEF和IGBT等功率型半導體器件，具有管腳數(shù)量少、外圍電路簡單、安裝調(diào)試簡便、性能優(yōu)良等諸多優(yōu)點，廣泛應用于計算機、顯示器 等系統(tǒng)電路中作開關電源驅(qū)動器件。1 UC3842內(nèi)部工作原理簡介圖1示岀了 UC3842內(nèi)部框圖和引腳圖， UC3842采用固定工作頻率脈沖寬度可控調(diào)制方式， 共有8個引腳

3、，各腳功能如下： 腳是誤差放大器的輸出端，外接阻容元件用于改善誤差放大器的增益和頻率特性； 腳是反饋電壓輸入端，此腳電壓與誤差放大器同相端的2.5V基準電壓進行比較，產(chǎn)生誤差電壓，從而控制脈沖寬度； 腳為電流檢測輸入端，當檢測電壓超過1V時縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態(tài)； 腳為定時端，內(nèi)部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時間常數(shù)決定，f=1.8/(R tXt); 腳為公共地端； 腳為推挽輸岀端，內(nèi)部為圖騰柱式，上升、下降時間僅為50ns驅(qū)動能力為±1A ; 腳是直流電源供電端，具有欠、過壓鎖定功能，芯片功耗為15mW ; 腳為5V基準電壓輸岀端，有 50mA的負載能力。圖1 UC38

4、42內(nèi)部原理框圖2 UC3842組成的開關電源電路圖2是由UC3842構(gòu)成的開關電源電路，220V市電由11濾除電磁干擾，負溫度系數(shù)的 熱敏電阻Rti限流，再經(jīng)VC整流、C2濾波，電阻Ri、電位器RPi降壓后加到UC3842的 供電端(腳)，為UC3842提供啟動電壓，電路啟動后變壓器的付繞組 的整流濾波電壓 一方面為UC3842提供正常工作電壓，另一方面經(jīng)R3、R4分壓加到誤差放大器的反相輸入端腳，為UC3842提供負反饋電壓，其規(guī)律是此腳電壓越高驅(qū)動脈沖的占空比越小，以此穩(wěn)定輸出電壓。腳和腳外接的R6、C8決定了振蕩頻率，其振蕩頻率的最大值可達 500KHZ。 R5、C6用于改善增益和頻率

5、特性。 腳輸出的方波信號經(jīng) R7、R8分壓后驅(qū)動MOSFEF功率 管，變壓器原邊繞組 的能量傳遞到付邊各繞組，經(jīng)整流濾波后輸出各數(shù)值不同的直流電 壓供負載使用。電阻 R10用于電流檢測，經(jīng) Rs C9濾濾后送入UC3842的腳形成電流反饋 環(huán).所以由UC3842構(gòu)成的電源是雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，電壓穩(wěn)定度非常高， 當UC3842的腳電壓高于1V時振蕩器停振，保護功率管不至于過流而損壞。圖2 UC3842構(gòu)成的開關電源3電路的調(diào)試此電路的調(diào)試需要注意：一是調(diào)節(jié)電位器RPi使電路起振，起振電流在 1mA左右；二是起振后變壓器繞組提供的直流電壓應能使電路正常工作，此電壓的范圍大約為1117V之間；三是根據(jù)

6、輸出電壓的數(shù)值大小來改變R4，以確定其反饋量的大??；四是根據(jù)保護要求來確定檢測電阻R10的大小，通常 R10是2W、1Q以下的電阻。電流控制型脈寬調(diào)制器 UC3842在開關電源中的應用開關穩(wěn)壓電源被譽為 新型高效節(jié)能電源”，它代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向。由于內(nèi)部器件工作在高頻開關狀態(tài)，因此本身消耗的能量極低，電源效率可以達到80%以上，比串連調(diào)整線性穩(wěn)壓電源的效率提高近一倍。隨著電源技術的飛速發(fā)展，開關穩(wěn)壓電源正朝著小型化、高頻化、集成化的方向發(fā)展，高效率的開關穩(wěn)壓電源已得到越來越廣泛的應用。本文首先概述開關穩(wěn)壓電源的基本工作原理，接著介紹電流型脈寬調(diào)制器UC3842芯片，著重論述了 UC384

7、2在開關穩(wěn)壓電源中的應用，并以一個實際應用實例分析了電源電路的構(gòu)成和參數(shù)計算。開關電源的基本工作原理相對于線性穩(wěn)壓電源功耗較大的缺點，開關電源的效率可達90%以上，而且造價低、體積小。開關電源的工作原理如圖 1所示，它由調(diào)整管、濾波電路、比較器、三角波發(fā)生器、比較放大器和基準源等構(gòu)成。在圖1中，三角波發(fā)生器的輸岀波形加到比較器的反相端，其同相端接比較放大器的輸岀Vf。當三角波的幅度小于比較器的同相輸入時，比較器輸岀高電平，對應調(diào)整管導通的時間為ton。反之，當三角波的幅度大于比較器的同相輸入時，對應調(diào)整管的截至時間為toff。為了穩(wěn)定電壓輸岀，按電壓負反饋方式引入反饋，以確定基準源和比較放大器

8、之間的聯(lián)系。假設輸岀電壓增加，則FVo增加，比較放大器的輸岀Vf減小，那么比較器的輸岀波形中toff增加，從而使調(diào)整管的導通時間減小，輸岀電壓下降，起到穩(wěn)壓的作用。如果忽略電感的直流電阻，那么輸岀電壓Vo為調(diào)整管發(fā)射極電壓 Ve的平均分量，于是有：其中，q為占空比。在輸入電壓一定的時候，輸出電壓與占空比正比，通過改變比較器輸出波形 的占空比就可以控制輸出電壓的幅值。圖1開關電源的工作原理UC3842的工作原理UC3842是美國Unitorde公司生產(chǎn)的一種性能優(yōu)良的電流控制型脈寬調(diào)制芯片。該調(diào)制器單端輸 出，能直接驅(qū)動雙極型的功率管或場效應管。其主要優(yōu)點是管腳數(shù)量少，外圍電路簡單，電壓調(diào)整率可

9、達0.01%，工作頻率高達500kHz，啟動電流小于1mA，正常工作電流為5mA，并可利用高 頻變壓器實現(xiàn)與電網(wǎng)的隔離。該芯片集成了振蕩器、具有溫度補償?shù)母咴鲆嬲`差放大器、電流檢測比較器、圖騰柱輸岀電路、輸入和基準欠電壓鎖定電路以及PWM鎖存器電路。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及基本外圍電路如圖2所示。圖2 UC3842的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及基本外圍電路UC3842是8腳的雙列直插的封裝形式。如圖2所示：第1腳為補償腳，內(nèi)部誤差放大器的輸岀端，外接阻容元件以確定誤差放大器的增益和頻響。第2腳是反饋腳，將采樣電壓加到誤差放大器的反相輸入端，再與同相輸入端的基準電壓進行比 較，產(chǎn)生誤差電壓，控制脈沖的寬度。第3腳為電流傳感端

10、，在功率管的源極串接一個小阻值的采樣電阻，構(gòu)成過流保護電路。當電源電壓異常時，功率管的電流增大，當采樣電阻上的電壓超過1V時，UC3842就停止輸岀，有效地保護了功率管。第4腳為鋸齒振蕩器外部定時電阻R與定時電容 C的公共端。第5腳為地。第6腳為圖騰柱式輸岀電壓，當上面的三極管截止的時候下面的三極管導通，為功率管關斷時提 供了低阻抗的反向抽取電流回路，加速了功率管的關斷。第7腳為輸入電壓，開關電源啟動的時候需要在該引腳加一個不低于16V的電壓，芯片工作后,輸入電壓可以在1030V之間波動，低于10V時停止工作。第8腳為內(nèi)部5.0V的基準電壓輸岀，電流可達 50mA。電路上電時，外接的啟動電路通

11、過引腳7提供芯片需要的啟動電壓。在啟動電源的作用下，芯片開始工作，脈沖寬度調(diào)制電路產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)6腳輸岀驅(qū)動外接的開關功率管工作。功率管工作產(chǎn)生的信號經(jīng)取樣電路轉(zhuǎn)換為低壓直流信號反饋到3腳，維護系統(tǒng)的正常工作。電路正常工作后，取樣電路反饋的低壓直流信號經(jīng)2腳送到內(nèi)部的誤差比較放大器，與內(nèi)部的基準電壓進行比較，產(chǎn)生的誤差信號送到脈寬調(diào)制電路，完成脈沖寬度的調(diào)制，從而達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。如果輸岀電壓由于某種原因變高，則2腳的取樣電壓也變高，脈寬調(diào)制電路會使輸岀脈沖的寬度變窄，則開關功率管的導通時間變短，輸出電壓變低，從而使輸出電壓穩(wěn)定，反之亦然。鋸齒波 振蕩電路產(chǎn)生周期性的鋸齒波，其周期取決

12、于4腳外接的RC網(wǎng)絡。所產(chǎn)生的鋸齒波送到脈沖寬度調(diào)制器，作為其工作周期， 脈寬調(diào)制器輸岀的脈沖周期不變，而脈沖寬度則隨反饋電壓的大小而變化。實際應用電路根據(jù)UC3842的特點，設計一個 3036V可調(diào)的開關型穩(wěn)壓電源，其總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 3所示。 交流輸入后通過整流濾波得到直流電壓，經(jīng)過LM317后獲得16.5V的直流電壓，作為 UC3842芯片的啟動電壓。芯片啟動后通過脈寬調(diào)制控制功率管的開關從而實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出。控制電路的核心是UC3842，其后級的高速開關功率管要求滿足一定的耐壓值和足夠大的額定電流。這里可以選 用IRF540，其耐壓值高達100V，額定電流可以達到 33A。高頻變壓器的升壓

13、系數(shù)為1.2，采用雙橋間距為0.3mm的鐵氧鐵芯，由直徑0.65mm的銅絲繞制而成。 高頻變壓器岀來的脈動直流電壓， 先通過二極管整理，再通過3個50V/3300卩F的電解電容，和由一個 33卩H電感和2個104的電容構(gòu)成n型濾波器進行濾波后輸岀。其UC3842的核心電路如圖4所示。圖4 UC3842的核心電路圖如圖4所示，UC3842的工作頻率由4腳和8腳間的RT和CT決定的。理論上，其內(nèi)部的振蕩頻率最高可達500kHz。在本系統(tǒng)中 RT和CT分別選用了 10kQ和0.045 ",根據(jù)公式：可以計算得其工作頻率約為40kHz，符合開關電源的要求。在UC3842的2腳處接上一個10k

14、Q的電位器，通過調(diào)節(jié)電位器的阻值改變反饋電壓，使脈寬的占空比發(fā)生變化，從而可以實現(xiàn)輸岀電壓3036V的連續(xù)可調(diào)變化。結(jié)語利用UC3842設計的電流制型脈寬調(diào)制開關穩(wěn)壓電源，克服了電壓控制型脈寬調(diào)制開關穩(wěn)壓電源 頻響慢、電壓調(diào)整率和負載調(diào)整率低的缺點，電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低、體積小、易實現(xiàn)。該穩(wěn)壓 電源是目前實用和理想的穩(wěn)壓電源，具有很大的發(fā)展前景。用UC3842設計開關電源的幾個技巧（帶圖）用UC3842設計開關電源的幾個技巧用UC3842做的開關電源的典型電路見圖1。0P1BRLD1COMFVFEVCC馬IEQi過載和短路保護，一般是通過在開關管的源極串一個電阻（ R4），把電流信號送到384

15、2的第 3腳來實現(xiàn)保護。當電源過載時， 3842保護動作，使占空比減小，輸出電壓降低，3842的供電電壓Vaux也跟著降低，當?shù)偷?842不能工作時，整個電路關閉，然后靠 R1、R2開始下 一次啟動過程。這被稱為 打嗝”式（hiccup）保護。在這種保護狀態(tài)下，電源只工作幾個開關周期，然后進入很長時間（幾百ms到幾s）的啟動過程，平均功率很低，即使長時間輸出短路也不會導致電源的損壞。由于漏感等原因，有 的開關電源在每個開關周期有很大的開關尖峰，即使在占空比很小時，輔助電壓Vaux也不能降到足夠低，所以一般在輔助電源的整流二極管上串一個電阻（ R3），它和C1形成RC濾 波，濾掉開通瞬間的尖峰。仔細調(diào)整這個電阻的數(shù)值，一般都可以達到滿意的保護。使用這 個電路，必須注意選取比較低的輔助電壓Vaux，對3842一般為1315V，使電路容易保護。圖2、3、4是常見的電路。圖2采取拉低第1腳的方法關閉電源。圖3采用斷開振蕩回路的方法。圖4采取抬高第2腳，進而使第1腳降低的方法。在這3個電路里R3電阻即使不要，仍能很好保護。注意電路中C4的作用，電源正常啟動，光耦是不通的，因此靠C4來使保護電路延遲一段時間動作。在過載或短路保護時，它也起延時保護的左右。在燈泡、馬達等啟動電流大的場合，C4的取值也要大一點。圖1是使用最廣泛的電路，然而