用UC3842芯片設(shè)計開關(guān)電源
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介紹電流控制型脈寬調(diào)制器UC3842的原理及特性，并討論其在設(shè)計中應(yīng)注意的問題。
關(guān)鍵詞：脈寬調(diào)制；電流控制；開關(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(diào)制器芯片。
UC3842為8腳雙列直插式封裝，其內(nèi)部原理框圖如圖1所示。主要由5.0V基準電壓源、用來精確地控制占空比調(diào)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(qū)動功率MOSFET的大電流推挽輸出電路等構(gòu)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(nèi)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(nèi)部原理框圖如圖1所示。主要由5.0V基準電壓源、用來精確地控制占空比調(diào)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(qū)動功率MOSFET的大電流推挽輸出電路等構(gòu)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(nèi)部供外用的基準電壓5V，帶載能力50mA。
2.1啟動過程
首先由電源通過啟動電阻R1提供電流給電容C2充電，當C2電壓達到UC3842的啟動電壓門檻值16V時，UC3842開始工作并提供驅(qū)動脈沖，由6端輸出推動開關(guān)管工作，輸出信號為高低電壓脈沖。高電壓脈沖期間，場效應(yīng)管導(dǎo)通，電流通過變壓器原邊，同時把能量儲存在變壓器中。根據(jù)同名端標識情況，此時變壓器各路副邊沒有能量輸出。當6腳輸出的高電平脈沖結(jié)束時，場效應(yīng)管截止，根據(jù)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勢，此時副邊各路二極管導(dǎo)通，向外提供能量。同時反饋線圈向UC3842供電。UC3842內(nèi)部設(shè)有欠壓鎖定電路，其開啟和關(guān)閉閾值分別為16V和10V，如圖3所示。在開啟之前，UC3842消耗的電流在1mA以內(nèi)。電源電壓接通之后，當7端電壓升至16V時UC3842開始工作，啟動正常工作后，它的消耗電流約為15mA。因為UC3842的啟動電流在1mA以內(nèi)，設(shè)計時參照這些參數(shù)選取R1，所以在R1上的功耗很小。
首先由電源通過啟動電阻R1提供電流給電容C2充電，當C2電壓達到UC3842的啟動電壓門檻值16V時，UC3842開始工作并提供驅(qū)動脈沖，由6端輸出推動開關(guān)管工作，輸出信號為高低電壓脈沖。高電壓脈沖期間，場效應(yīng)管導(dǎo)通，電流通過變壓器原邊，同時把能量儲存在變壓器中。根據(jù)同名端標識情況，此時變壓器各路副邊沒有能量輸出。當6腳輸出的高電平脈沖結(jié)束時，場效應(yīng)管截止，根據(jù)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勢，此時副邊各路二極管導(dǎo)通，向外提供能量。同時反饋線圈向UC3842供電。UC3842內(nèi)部設(shè)有欠壓鎖定電路，其開啟和關(guān)閉閾值分別為16V和10V，如圖3所示。在開啟之前，UC3842消耗的電流在1mA以內(nèi)。電源電壓接通之后，當7端電壓升至16V時UC3842開始工作，啟動正常工作后，它的消耗電流約為15mA。因為UC3842的啟動電流在1mA以內(nèi)，設(shè)計時參照這些參數(shù)選取R1，所以在R1上的功耗很小。
2.2穩(wěn)壓過程
從圖2中可知，當場效應(yīng)管導(dǎo)通時，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，在場效應(yīng)管導(dǎo)通結(jié)束時，Np繞組中電流達到最大值Ipmax，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：
式中：E——整流電壓；Lp——變壓器初級繞組電感；Ton——場效應(yīng)管導(dǎo)通時間。
在場效應(yīng)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(yīng)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(shù)。
高頻變壓器在場效應(yīng)管導(dǎo)通期間初級繞組儲存的能量與場效應(yīng)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——場效應(yīng)管關(guān)閉時間。
關(guān)鍵詞：
開關(guān)電源
設(shè)計
芯片
UC3842
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