UC3843開關電源經典講解

1、.1開關電源原理開關電源的電路組成：開關電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器EMI、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過欠壓保護電路、輸出過欠壓保護電路、輸出過流保護電路、輸出短路保護電路等。開關電源的電路組成方框圖如下：二、 輸入電路的原理及常見電路：1、AC輸入整流濾波電路原理： 防雷電路：當有雷擊，產生高壓經電網導入電源時，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1組成的電路進展保護。當加在壓敏電阻兩端的電壓超過其工作電壓時，其阻值降低，使高壓能量消耗在壓敏電阻上，假設電流過大，F1、F2、F3會燒毀保護后級電路。 輸入濾波

2、電路：C1、L1、C2、C3組成的雙型濾波網絡主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進展抑制，防止對電源干擾，同時也防止電源本身產生的高頻雜波對電網干擾。當電源開啟瞬間，要對C5充電，由于瞬間電流大，加RT1熱敏電阻就能有效的防止浪涌電流。因瞬時能量全消耗在RT1電阻上，一定時間后溫度升高后RT1阻值減小RT1是負溫系數元件，這時它消耗的能量非常小，后級電路可正常工作。 整流濾波電路：交流電壓經BRG1整流后，經C5濾波后得到較為純潔的直流電壓。假設C5容量變小，輸出的交流紋波將增大。2、 DC輸入濾波電路原理： 輸入濾波電路：C1、L1、C2組成的雙型濾波網絡主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信

3、號進展抑制，防止對電源干擾，同時也防止電源本身產生的高頻雜波對電網干擾。C3、C4為安規(guī)電容，L2、L3為差模電感。 R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7組成抗浪涌電路。在起機的瞬間，由于C6的存在Q2不導通，電流經RT1構成回路。當C6上的電壓充至Z1的穩(wěn)壓值時Q2導通。如果C8漏電或后級電路短路現象，在起機的瞬間電流在RT1上產生的壓降增大，Q1導通使Q2沒有柵極電壓不導通，RT1將會在很短的時間燒毀，以保護后級電路。三、 功率變換電路：1、 MOS管的工作原理：目前應用最廣泛的絕緣柵場效應管是MOSFETMOS管，是利用半導體外表的電聲效應進展工作的。

4、也稱為外表場效應器件。由于它的柵極處于不導電狀態(tài)，所以輸入電阻可以大大提高，最高可達105歐姆，MOS管是利用柵源電壓的大小，來改變半導體外表感生電荷的多少，從而控制漏極電流的大小。2、 常見的原理圖：3、工作原理：R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2組成緩沖器，和開關MOS管并接，使開關管電壓應力減少，EMI減少，不發(fā)生二次擊穿。在開關管Q1關斷時，變壓器的原邊線圈易產生尖峰電壓和尖峰電流，這些元件組合一起，能很好地吸收尖峰電壓和電流。從R3測得的電流峰值信號參與當前工作周波的占空比控制，因此是當前工作周波的電流限制。當R5上的電壓到達1V時，UC3842停頓工作，開關管Q1立即關斷 。

5、R1和Q1中的結電容CGS、CGD一起組成RC網絡，電容的充放電直接影響著開關管的開關速度。R1過小，易引起振蕩，電磁干擾也會很大；R1過大，會降低開關管的開關速度。Z1通常將MOS管的GS電壓限制在18V以下，從而保護了MOS管。Q1的柵極受控電壓為鋸形波，當其占空比越大時，Q1導通時間越長，變壓器所儲存的能量也就越多；當Q1截止時，變壓器通過D1、D2、R5、R4、C3釋放能量，同時也到達了磁場復位的目的，為變壓器的下一次存儲、傳遞能量做好了準備。IC根據輸出電壓和電流時刻調整著腳鋸形波占空比的大小，從而穩(wěn)定了整機的輸出電流和電壓。C4和R6為尖峰電壓吸收回路。4、推挽式功率變換電路：Q1

6、和Q2將輪流導通。5、有驅動變壓器的功率變換電路：T2為驅動變壓器，T1為開關變壓器，TR1為電流環(huán)。四、 輸出整流濾波電路：1、 正激式整流電路： T1為開關變壓器，其初極和次極的相位同相。D1為整流二極管，D2為續(xù)流二極管，R1、C1、R2、C2為削尖峰電路。L1為續(xù)流電感，C4、L2、C5組成型濾波器。2、 反激式整流電路： T1為開關變壓器，其初極和次極的相位相反。D1為整流二極管，R1、C1為削尖峰電路。L1為續(xù)流電感，R2為假負載，C4、L2、C5組成型濾波器。3、 同步整流電路： 工作原理：當變壓器次級上端為正時，電流經C2、R5、R6、R7使Q2導通，電路構成回路，Q2為整流管

7、。Q1柵極由于處于反偏而截止。當變壓器次級下端為正時，電流經C3、R4、R2使Q1導通，Q1為續(xù)流管。Q2柵極由于處于反偏而截止。L2為續(xù)流電感，C6、L1、C7組成型濾波器。R1、C1、R9、C4為削尖峰電路。五、 穩(wěn)壓環(huán)路原理：1、反響電路原理圖： 2、工作原理：當輸出U0升高，經取樣電阻R7、R8、R10、VR1分壓后，U1腳電壓升高，當其超過U1腳基準電壓后U1腳輸出高電平，使Q1導通，光耦OT1發(fā)光二極管發(fā)光，光電三極管導通，UC3842腳電位相應變低，從而改變U1腳輸出占空比減小，U0降低。當輸出U0降低時，U1腳電壓降低，當其低過U1腳基準電壓后U1腳輸出低電平，Q1不導通，光耦

8、OT1發(fā)光二極管不發(fā)光，光電三極管不導通，UC3842腳電位升高，從而改變U1腳輸出占空比增大，U0升高。周而復始，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。調節(jié)VR1可改變輸出電壓值。反響環(huán)路是影響開關電源穩(wěn)定性的重要電路。如反響電阻電容錯、漏、虛焊等，會產生自激振蕩，故障現象為：波形異常，空、滿載振蕩，輸出電壓不穩(wěn)定等。六、短路保護電路： 1、在輸出端短路的情況下，PWM控制電路能夠把輸出電流限制在一個平安圍，它可以用多種方法來實現限流電路，當功率限流在短路時不起作用時，只有另增設一局部電路。 2、短路保護電路通常有兩種，以下圖是小功率短路保護電路，其原理簡述如下： 當輸出電路短路，輸出電壓消失，光耦OT1

9、不導通，UC3842腳電壓上升至5V左右，R1與R2的分壓超過TL431基準，使之導通，UC3842腳VCC電位被拉低，IC停頓工作。UC3842停頓工作后腳電位消失，TL431不導通UC3842腳電位上升，UC3842重新啟動，周而復始。當短路現象消失后，電路可以自動恢復成正常工作狀態(tài)。 3、以下圖是中功率短路保護電路，其原理簡述如下： 當輸出短路，UC3842腳電壓上升,U1 腳電位高于腳時，比較器翻轉腳輸出高電位，給 C1充電，當C1兩端電壓超過腳基準電壓時 U1腳輸出低電位，UC3842腳低于1V，UCC3842 停頓工作，輸出電壓為0V，周而復始，當短路消失后電路正常工作。R2、C1

10、是充放電時間常數，阻值不對時短路保護不起作用。 4、 以下圖是常見的限流、短路保護電路。其工作原理簡述如下： 當輸出電路短路或過流，變壓器原邊電流增大，R3 兩端電壓降增大，腳電壓升高，UC3842腳輸出占空比逐漸增大，腳電壓超過1V時，UC3842關閉無輸出。 5、以下圖是用電流互感器取樣電流的保護電路， 有著功耗小，但本錢高和電路較為復雜，其工作原理簡述如下：輸出電路短路或電流過大，TR1次級線圈感應的電壓就越高，當UC3842腳超過1伏，UC3842 停頓工作，周而復始，當短路或過載消失，電路自行恢復。 七、輸出端限流保護 上圖是常見的輸出端限流保護電路，其工作原理簡述如上圖：當輸出電流

11、過大時，RS錳銅絲兩端電壓上升，U1腳電壓高于腳基準電壓，U1腳輸出高電壓，Q1導通，光耦發(fā)生光電效應，UC3842腳電壓降低，輸出電壓降低，從而到達輸出過載限流的目的。 八、輸出過壓保護電路的原理：輸出過壓保護電路的作用是：當輸出電壓超過設計值時，把輸出電壓限定在一平安值的圍。當開關電源部穩(wěn)壓環(huán)路出現故障或者由于用戶操作不當引起輸出過壓現象時，過壓保護電路進展保護以防止損壞后級用電設備。應用最為普遍的過壓保護電路有如下幾種： 1、可控硅觸發(fā)保護電路：如上圖，當Uo1輸出升高，穩(wěn)壓管Z3擊穿導通，可控硅SCR1的控制端得到觸發(fā)電壓，因此可控硅導通。Uo2電壓對地短路，過流保護電路或短路保護電路

12、就會工作，停頓整個電源電路的工作。當輸出過壓現象排除，可控硅的控制端觸發(fā)電壓通過R對地泄放，可控硅恢復斷開狀態(tài)。 2、光電耦合保護電路：如上圖，當Uo有過壓現象時，穩(wěn)壓管擊穿導通，經光耦OT2R6到地產生電流流過，光電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光，從而使光電耦合器的光敏三極管導通。Q1基極得電導通， 3842的腳電降低，使IC關閉，停頓整個電源的工作，Uo為零，周而復始。 3、輸出限壓保護電路：輸出限壓保護電路如以下圖，當輸出電壓升高，穩(wěn)壓管導通光耦導通，Q1基極有驅動電壓而道通，UC3842電壓升高，輸出降低，穩(wěn)壓管不導通，UC3842電壓降低，輸出電壓升高。周而復始，輸出電壓將穩(wěn)定在一圍取決于穩(wěn)

13、壓管的穩(wěn)壓值。 4、輸出過壓鎖死電路：圖A的工作原理是，當輸出電壓Uo升高，穩(wěn)壓管導通，光耦導通，Q2基極得電導通，由于Q2的導通Q1基極電壓降低也導通，Vcc電壓經R1、Q1、R2使Q2始終導通，UC3842腳始終是高電平而停頓工作。在圖B中，UO升高U1腳電壓升高，腳輸出高電平，由于D1、R1的存在，U1腳始終輸出高電平Q1始終導通，UC3842腳始終是低電平而停頓工作。 九、功率因數校正電路PFC：1、原理示意圖：2、工作原理： 輸入電壓經L1、L2、L3等組成的EMI濾波器，BRG1整流一路送PFC電感，另一路經R1、R2分壓后送入PFC控制器作為輸入電壓的取樣，用以調整控制信號的占空

14、比，即改變Q1的導通和關斷時間，穩(wěn)定PFC輸出電壓。L4是PFC電感，它在Q1導通時儲存能量，在Q1關斷時施放能量。D1是啟動二極管。D2是PFC整流二極管，C6、C7濾波。PFC電壓一路送后級電路，另一路經R3、R4分壓后送入PFC控制器作為PFC輸出電壓的取樣，用以調整控制信號的占空比，穩(wěn)定PFC輸出電壓。十、輸入過欠壓保護：1、 原理圖：2、工作原理： AC輸入和DC輸入的開關電源的輸入過欠壓保護原理大致一樣。保護電路的取樣電壓均來自輸入濾波后的電壓。 取樣電壓分為兩路，一路經R1、R2、R3、R4分壓后輸入比較器3腳，如取樣電壓高于2腳基準電壓，比較器1腳輸出高電平去控制主控制器使其關斷，電源無輸出。另一路經R7、R8、R9、R10分壓后輸入比較器6腳，如取樣電壓低于5腳基準電壓，比較器7腳輸出高電平去控制主控制器使其關斷，電源無輸出。十一、電池管理： 1、電池管理原理圖：當兩臺電源并機工作時，其輸出端是并接在一起的，均流信號線也連接在一起?，F在假設電源A的輸出電流Io1大于電源B的輸出電流Io2，在兩臺電源部的電流取樣電壓就會A高于B，也就是JL1+高于JL2+，