【文章內(nèi)容簡介】 ； ○ 7 腳為啟動 /工作電壓輸入端 腳是直流電源供電端，具有欠、過壓鎖定功能，芯片功耗為 15mW。 ○ 8 腳為內(nèi)部 5V 基準(zhǔn)電壓輸出端 ，有 50mA 的負(fù)載能力。 UC3842 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) UC3842 為雙列 8 腳單端輸出的它激式開關(guān)電源驅(qū)動集成電路，其內(nèi)部電路包括振蕩器、誤差放大器、電流取樣比較器、 PWM 鎖存電路、5VC 基準(zhǔn)電源、欠壓鎖定電路、圖騰柱輸出電路 [ 15]、輸出電路等，見圖32。 圖 32 UC3842 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) (1) 5v 的基準(zhǔn)電源 :內(nèi)部電源 ,經(jīng)衰減得到 作為誤差比較器的比較基準(zhǔn) .該電源還可以提供外部 5v/50mA. 河南科技大學(xué)（論文） 14 (2) 振蕩器 :產(chǎn)生波振蕩 .RT 接在 4RET 8 腳之間 ,CT 接 4GND5 之間 . 頻率 f=,最大為 500kHz. (3) 誤差放大器：由 VFB 端輸入的反饋電壓和 做比較，誤差電壓 COMP 用于調(diào)節(jié)脈沖寬度。 Comp 端引出接外部 RC 網(wǎng)絡(luò) ,以改變增益和頻率特性 . (4) 輸出電路：圖騰柱輸出結(jié)構(gòu)，電路 1A，驅(qū)動 MOS 管及雙極型晶體管。 (5) 電流取樣比較器：③腳 ISENSE 用于檢測開關(guān)管電流，可以用電阻或電流互感器采樣，當(dāng) VISENSE1V 時，關(guān)閉輸出脈沖，使開關(guān)管關(guān)斷。這實際上是一個過流保護(hù)電路。 (6) 欠壓鎖定電路 VVLO：開通閾值 16V，關(guān)閉閾值 10V。具有滯回特性。 (7) PWM 鎖存電路：保證每一個控制脈沖作用不超過一個 脈沖周期，即所謂逐脈沖控制。另外， VCC 與 GND 之間的穩(wěn)壓管用于保護(hù)，防止器件損壞。 圖騰柱輸出電路 [1](Totem Pole)：由于此結(jié)構(gòu)畫出的電路圖有點像印第安人的圖騰柱，所以叫圖騰柱式輸出，也叫圖騰式輸出。輸出極采用一個上電阻接一個 NPN 型晶體管的集電極，這個晶體管的發(fā)射極接下面管子的集電極同時輸出；下晶體管的發(fā)射極接地。兩晶體管的基極分別接前級的控制。就是上下兩個輸出晶體管，從直流角度看是串聯(lián)，兩晶體管聯(lián)接處為輸出端。上晶體管導(dǎo)通下晶體管截止，輸出高電平；下晶體管導(dǎo)通上晶體管截止，輸出低電平；上下 兩晶體管均截止，則輸出為高阻態(tài)。在開關(guān)電源中，類似的電路常稱為“半橋電路”。 UC3842 的使用特點 (1) 采用單端圖騰柱式 PWM 脈沖輸出，輸出驅(qū)動電流為177。 200mA，峰值可達(dá)177。 1 A。 (2) 啟動電壓大于 16 V，啟動電流僅 1 mA 即可進(jìn)入工作狀態(tài)。處于正常工作狀態(tài)時，工作電壓在 10～ 34 V 之間，負(fù)載電流為 15 mA。超出此限制，開關(guān)電源呈欠電壓或過電壓保護(hù)狀態(tài)，無驅(qū)動脈沖輸出。 河南科技大學(xué)（論文） 15 (3) 內(nèi)設(shè) 5 V(50 mA)基準(zhǔn)電壓源，經(jīng) 2∶ 1 分壓后作為取樣基準(zhǔn)電壓。 (4) 輸出電流為 200 mA，峰值為 1 A，既可驅(qū)動雙極型三極管也可驅(qū)動 MOSFET 管。若驅(qū)動雙極型三極管，應(yīng)加入開關(guān)管截止加速 RC 電路，同時將內(nèi)部振蕩器的頻率限制在 40 kHz 以下。若驅(qū)動 MOSFET 管，振蕩頻率由外接 RC 電路設(shè)定，工作頻率最高可達(dá) 500 kHz。 (5) 內(nèi)設(shè)過流保護(hù)輸入 (3 腳 )和誤差放大輸入 (1 腳 )兩個 PWM 控制端。誤差放大器輸入構(gòu)成主 PWM 控制系統(tǒng)，可使負(fù)載變動在 30％～ 100％時輸出負(fù)載調(diào)整率在 8 ％以下，負(fù)載變動在 70％～ 100％時負(fù)載調(diào)整率在 3％以下。 (6) 過流檢測輸入端可對每個脈沖 進(jìn)行控制，直接控制每個周期的脈寬，使輸出電壓調(diào)整率達(dá)到 %／ V。如果③腳電壓大于 1 V 或①腳電壓小于 1 V， PWM 比較器輸出高電平使鎖存器復(fù)位，直到下一個脈沖到來時才重新置位。利用①腳和③腳的電平關(guān)系，在外電路控制鎖存器的開 /閉，使鎖存器每個周期只輸出一次觸發(fā)脈沖。因此，電路的抗干擾性極強(qiáng)，開關(guān)管不會誤觸發(fā)，提高了可靠性。 (7) 內(nèi)部振蕩器的頻率由④腳外接電阻與⑧腳外接電容設(shè)定。集成電路內(nèi)部基準(zhǔn)電壓通過④腳引入外同步。④腳和⑧腳外接 RT、 CT 構(gòu)成定時電路， CT 的充電與放電過程構(gòu)成一個振蕩周期， 其振蕩頻率可由下式近似得出： （ 3－ 1） UC3842 的典型應(yīng)用電路 反激式開關(guān)電源 反激電路中的變壓器起著儲能元件的作用，可以看作是一對相互耦合的電感。工作過程 是 ： 開關(guān) 開通后， V 處于斷態(tài)， 初級 繞組的電流線性增長，電感儲能增加； 開關(guān) 關(guān)斷后， 初級 繞組的電流被切斷，變壓器中的磁場能量通過 次級 繞組和 V 向輸出端釋放。 圖 33 是反激式開關(guān)電源原理圖，其中的控制芯片采用 UC3842。電源TTTTC 11 CRCRTf ???河南科技大學(xué)（論文） 16 的輸出電壓等級有三種：＋ 5V、＋ 12V、－ 12V。該電路變換器是一個降壓型開關(guān)電路。由單管驅(qū)動隔離變壓器 TC 主繞組 N1 電流， C R3 可以提供變壓器原邊泄放的通路。輸出經(jīng)整流、濾波送負(fù)載。芯片所用的電源 Vcc由 R2 從整流后電壓提供提供。 Vcc 同時也作為輔助反饋繞組 N3 的反饋電壓。 反饋比較電路信號是從輔助繞組 N3 經(jīng)過 V V C C4 等整流濾波后得到的 Vcc 分壓提取的。 C R7 構(gòu)成信號的有源濾波。開關(guān)管電流被 R10取樣后，經(jīng) R C7 濾波，送芯片 ISENSE 端，當(dāng)反饋信號值超過閾值 1V時，確認(rèn)過載，關(guān)斷電源輸出。芯片輸出部分由 OUT 端驅(qū)動單 MOSFET管， C V3 對開關(guān)管有電壓鉗位作用 [1]。 圖 33 UC3842 組成的反激式電源 UC3842 控制的同步整流電路 圖 3－ 4 為使用它激式驅(qū)動電路 UC3842 組成的 5V／ 10A 開關(guān)穩(wěn)壓電源。其基本技術(shù)參數(shù)如下：輸入電壓 8～ 16V，輸出電壓 5V，最大負(fù)載電流 10A，輸出端脈沖紋波峰值 80mV，輸入電壓、負(fù)載電流以及環(huán)境溫度在額定范圍內(nèi)變化時輸出電壓變動小于 2 %，環(huán)境溫度 10～ +70℃，變換器頻率 120KHz，在允許的輸入電壓范圍內(nèi)，負(fù)載電流最大時開關(guān)電源的平均效率 95％。 設(shè) 驅(qū)動脈沖在 Tn 期間，變換器開關(guān)管導(dǎo)通，向電感存儲磁能。存儲河南科技大學(xué)（論文） 17 能量正比于 Tn的脈沖寬度。在驅(qū)動脈沖 Tn 截止后，經(jīng)過設(shè)定的死區(qū)時間TD，脈沖間歇期的低電平輸出通過控制電路，使續(xù)流二極管上并聯(lián)的開關(guān)管導(dǎo)通。低內(nèi)阻的 MOSFET 管 D－ S 極并聯(lián)接入續(xù)流二極管，使電路等效內(nèi)阻大幅度降低，儲能電感能量釋放電流增大，向負(fù)載放電。死區(qū)時間的設(shè)定，是為了避免兩只不同功能開關(guān)管形成瞬間共態(tài)導(dǎo)通，造成供電電路短路損壞開關(guān)管。由于 MOSFET 管無存儲效應(yīng)，可以將死區(qū)時間 TD 設(shè)置短一些，更利于在穩(wěn)壓電路的控制下大范圍改變脈寬速度，以實現(xiàn) 更大的穩(wěn)壓范圍。 圖 3－ 4 基于同步整流技術(shù)的電源電路 UC3842 采用脈沖寬度調(diào)制方式穩(wěn)定輸出電壓，其各腳功能及外圍元器件作用如下： ○ 1 腳為內(nèi)部誤差比較器的誤差檢測輸出端，在集成電路內(nèi)部控制脈寬調(diào)制器。外電路接入 R2 作為負(fù)反饋電阻，以穩(wěn)定增益 。 C8 作為頻率 特性校正，避免比較器產(chǎn)生自激。 ○ 2 腳為比較器正向輸入端。穩(wěn)壓器輸出 5V電壓，由 R R1 分壓，正常穩(wěn)壓狀態(tài)為 取樣電壓。比較器的反向輸入端在集成電路內(nèi)部，由5V基準(zhǔn)電壓分壓得到 基準(zhǔn)電壓。 ○ 3 腳為高電平保護(hù)輸入端，其輸入電平保護(hù)閾值為 1V。在 1V以下，可以控制輸出驅(qū)動脈沖的脈寬，達(dá)到 1V，則瞬間關(guān)斷輸出脈沖。在圖 412中，由電流互感器 T1 對開關(guān)管 VT2 導(dǎo)通電流取樣，經(jīng) V1 整流， R R6 分壓后，送入集成電路⑵腳作為開關(guān)管過流保護(hù)。電容器 C11 為高次諧波旁河南科技大學(xué)（論文） 18 路電容，以避免脈沖尖峰使保護(hù)電路誤動作。 ○ 4 腳為內(nèi)部振蕩器的外接定時電路端子， 5V基準(zhǔn)電壓通過電阻向電容器 C10 充電。 R C10設(shè)定振蕩器的脈沖頻率。該振蕩 器頻率設(shè)定為 120KHz。 ○ 5 腳為共地端。 ○ 6 腳為 PWM 驅(qū)動脈沖輸出端，用以驅(qū)動 PN 溝道對管 VTl 組成的移相驅(qū)動器。 ○ 7 腳為供電端，接入 8～ 16V 輸入電壓。 該電路的同步整流器由 VT VT2 和 VT3 組成。開關(guān)管 VT2 為 P 溝道FET 管 IRF4905，其漏源極導(dǎo)通電阻為 20M?，關(guān)斷時間 80ns。 開關(guān)管 VT3 為 N 溝道 FET 管 IRF3205，其導(dǎo)通電阻 8M?，其漏一源極并聯(lián)接在續(xù)流二極管 V2 兩端。 V2 為反壓 10V、最大電流 30A 的肖特基二極管，當(dāng)負(fù)載電流最大時，其飽和壓降在 左右。 VT 3 導(dǎo)通后，與V2 并聯(lián)，將此電壓降低到 100mV，大大降低了開關(guān)管的損耗。 為了實現(xiàn) VT VT 3 的輪流導(dǎo)通，電路中由雙場效應(yīng)管 VT 1 組成驅(qū)動脈沖相位分離電路。 VT1 內(nèi)部由 P 溝道和 N 溝道 FET 對管組成。當(dāng) IC1⑹腳輸出驅(qū)動脈沖為高電平時， VT1 內(nèi)部 P 溝道 FET 管截止， N 溝道 FET 管導(dǎo)通， VT2 柵極通過 R VT 1⑺腳和⑴腳得到電壓， VT2 導(dǎo)通，輸入電壓通過 VT2 源一漏極加到 L2 左端，由電源向 L2 存儲磁能，同時向負(fù)載供電。電流呈線性 增長。當(dāng)驅(qū)動脈沖達(dá)到截止點時， Cl2 充電電壓最大。在 VT 2導(dǎo)通的同時， VT1 導(dǎo)通，其⑺腳和⑴腳將 VT3 柵源極短路，使 VT3 截止。在 L2 存儲能量期間， VT2 也反偏截止。 在驅(qū)動脈沖的截止期， IC1⑹腳輸出低電平， VT1 內(nèi)部 P 溝道 FET 管導(dǎo)通，將 VT2 的柵源極短路。此時 VT1 的 N 溝道 FET 管截止。使 VT2 也截止， L2 釋放磁場能量， V2 正偏導(dǎo)通， VT 1⑸腳漏極輸出高電平經(jīng)過 R7，使VT 3 導(dǎo)通，其漏源極低內(nèi)阻并聯(lián)在續(xù)流二極管 V2 兩端，使 L2 的釋放電流增大。此部分電路中，利用 MOS FET 管的快速開關(guān)特性對 VT VT3 的導(dǎo)通／截止進(jìn)行控制，使 VT VT3 開關(guān)損耗進(jìn)一步降低。由于 L2 在磁 電的存儲／釋放過程中難免形成開關(guān)脈沖紋波，因此電路中濾波電容 C12 為 6只 100μ F 的電容并聯(lián)，以有效地降低電解電容的分布電感，使其高次諧波的濾波性能更好。 河南科技大學(xué)（論文） 19 升壓型開關(guān)電源 由 UC3842 組成的它激式升壓開關(guān)電源電路見圖 35。儲能電感 L 開關(guān)管 VT7 組成斬波式開關(guān)穩(wěn)壓器， UC3842 構(gòu)成開關(guān)控制電路。輸入經(jīng)負(fù)溫度系數(shù)電阻 NTC、橋式整流器、電容 C4，成為直流電壓，正極經(jīng) L5 并聯(lián)接入 VT7。當(dāng) VT7 導(dǎo)通時，輸入整流電壓 經(jīng) L VT7 漏源極、 R6 完成回路，輸入整流電壓全部加在 L5 兩端，從而使電能變?yōu)榇拍艽鎯τ?L5。當(dāng) VT7 截止時， L5 產(chǎn)生的自感電勢與輸入整流電壓串聯(lián)連接，通過升壓二極管 V 電容 C7 向負(fù)載供電。 VT7 導(dǎo)通時間正比于 L5 存儲能量，因此，控制 VT7 通斷占空比，可以控制升壓幅度。這種升壓電路適合不同輸入電壓輸入，取代了傳統(tǒng)的交流輸入 110/220 V自動切換電路。 圖 35 由 UC3842 組成的它激式升壓開關(guān)電源電路 在圖 35 中，升壓電路由 UC3842 為核心，構(gòu)成它激式開關(guān)電路。為了提高升壓電 路的可靠性， UC3842 采用多路取樣的控制方式形成保護(hù)電路。 UC3842 在該開由 UC3842 組成的它激式升壓開關(guān)電源電路見圖 35。儲能電感 L開關(guān)管 VT7 組成斬波式開關(guān)穩(wěn)壓器， UC3842 構(gòu)成開關(guān)控制電路。輸入經(jīng)負(fù)溫度系數(shù)電阻 NTC、橋式整流器、電容 C4，成為直流電壓，正極經(jīng) L5 并聯(lián)接入 VT7。當(dāng) VT7 導(dǎo)通時，輸入整流電壓經(jīng) L VT7漏源極、 R6 完成回路，輸入整流電壓全部加在 L5 兩端，從而使電能變?yōu)榇拍艽鎯τ?L5。當(dāng) VT7 截止時， L5 產(chǎn)生的自感電勢與輸入整流電壓串聯(lián)連接，通過升壓二極管 V 電容 C7 向負(fù)載供電。 VT7 導(dǎo)通時間正比于 L5 存儲能量，因此，控制 VT7 通斷占空比，可以控制升壓幅度。這種升壓電路適合不同輸入電壓輸入，取代了傳統(tǒng)的交流輸入 110/220 V 自動切換電路。 河南科技大學(xué)（論文） 20 為了使振蕩頻率穩(wěn)定， C12 的充電電壓取自 UC3842⑧腳內(nèi)部的 5 V 基準(zhǔn)電壓。如果電路故障使 UC3842 輸出驅(qū)動脈沖占空比過大時， VT7 導(dǎo)通時間將變長，截止時間將縮短，其漏源極平均電流增大，致使過流取樣電阻 R R7 壓降增大，此時 UC3842③腳電壓升高，通過內(nèi)部比較器控制觸發(fā)器，使驅(qū)動脈沖占空比減小。如果過流取樣電壓達(dá)到 1 V 左右，則自動持續(xù)關(guān)斷驅(qū)動脈沖，避免輸出電壓超高損壞負(fù)載電路和開關(guān)管。 河南科技大學(xué)（論文） 21 第 4 章 利用 UC3842 設(shè)計小功率電源 電源設(shè)計指標(biāo) 小型電源