【正文】 共 45 頁 第 19 頁 頻率特性 。 ⑤ 腳為接地端。l A； 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。 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 基準電源、欠壓鎖定電路、圖騰柱輸出電路、輸出電路等，見圖 32。 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。這實際上是一個過流保護電路。具有滯回特性。另外， VCC 與 GND 之間的穩(wěn)壓管用于保護，防止器件損壞。200mA，峰值可達 177。 (2) 啟動電壓大于 16 V，啟動電流僅 1 mA 即可進入工作狀態(tài)。超出此限制，開關(guān)電源呈欠電壓或過電壓保護狀態(tài)，無驅(qū)動脈沖輸出。 （ 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 MOSFET 管，振蕩頻率由外接RC 電路設(shè)定，工作頻率最高可達 500 kHz。誤差放大器輸入構(gòu)成主 PWM 控制系統(tǒng)，可使負載變動在 30％～ 100％時輸出負載調(diào)整率在 8 ％以下，負載變動在 70％～ 100％時負載調(diào)整率在 3％以下。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。因此，電路的抗干擾性極強，開關(guān)管不會誤觸發(fā)，提高了可靠性。集成電路內(nèi)部基準電壓通過 ④ 腳引入外同步。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。電源的輸出電壓等級有三種：＋ 5V、＋ 12V、－ 12V。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。芯片所用的電 源 Vcc 由 R2從整流后電壓提供 。 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。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，確認過載，關(guān)斷電源輸出。 共 45 頁 第 22 頁 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。 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。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。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。 共 45 頁 第 23 頁 圖 34 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。 C8 作為頻率特性校正，避免比較器產(chǎn)生自激。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。 ③ 腳為高電平保護輸入端，其輸入電平保護閾值為 1V。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。 ④ 腳為內(nèi)部振蕩器的外接定時電路端子， 5V 基準電壓通過電阻向電容器 C10 充電。該振蕩器頻率設(shè)定為 120KHz。 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。 共 45 頁 第 24 頁 該電路的同步整流器由 VT VT2和 VT 3組成。 開關(guān)管 VT 3為 N 溝道 FET 管 IRF3205，其導(dǎo)通電阻 8M?，其漏 ——源極并聯(lián)接在續(xù)流二極管 V2兩端。 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。 VT1內(nèi)部由 P 溝道和 N 溝道 FET 對管組成。電流呈線性增長。在 VT2導(dǎo)通的同時， VT 1導(dǎo)通，其 ⑦ 腳和 ① 腳將 VT 3柵源極短路，使 VT3 截止。 在驅(qū)動脈沖的截止期， IC1⑥ 腳輸出低電平， VT 1內(nèi)部 P 溝道 FET 管導(dǎo)通，將 VT 2的柵源極短路。使 VT2也截止， L2釋放磁場能量， V2正偏導(dǎo)通， VT 1⑤ 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。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 100μF 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。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。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。 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 共 45 頁 第 25 頁 制升壓幅度。 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。 UC3842在該開由 UC3842 組成的它激式升壓開關(guān)電源電路見圖 35。輸入經(jīng)負溫度系數(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 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向負載供電。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。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。 共 45 頁 第 26 頁 第四章 利用 UC3842 設(shè)計開關(guān)穩(wěn)壓電源 電源設(shè)計指標 要求該電源在電阻負載條件下滿足： （ 1） 輸出電壓 UO可調(diào)范圍： 30V～ 36V； （ 2） 最大輸出電流 I0max： 2A； （ 3） U2從 15V 變到 21V 時，電壓調(diào)整率 SU≤2%（ IO=2A）； （ 4） IO從 0 變到 2A 時，負載調(diào)整率 SI≤5%（ U2=18V）； （ 5） DCDC 變換器的效率 ?≥70%（ U2=18V,UO=36V,IO=2A）； （ 6） 具有過流保護功能，動作電流 IO（ th） =177。設(shè)計的關(guān)鍵是 DC～ DC 變換器，它包含了開關(guān)電源中的開關(guān)器件、儲能器件、脈沖變壓器、濾波器、輸出整流器等所有功率器件和控制模塊，而控制模塊的設(shè)計又是DC/DC 的核心，一般 DC/DC 變換的控制模 塊使用 PWM 調(diào)制的專用芯片，如TL494， UC3842 等。在此情況下用集成芯片外加少量的電路即可構(gòu)成開關(guān)電源，穩(wěn)定性能較好，控制簡單，芯片功耗幾乎可以忽略不計，且成本低。當(dāng)取樣的電流超過指定的范圍，立即切斷負載，或者降低輸出電壓，然后過一段時間再自動啟動，接上負載，由繼電器來控制負載的連通性。處于正常 共 45 頁 第 27 頁 工作狀態(tài)時，工作電壓在 10～ 34 V 之間，負載電流為 15 mA。 元件參數(shù)選擇： （ 1） 變壓器的選擇： 要輸出 U2=18V 的直流電，全橋整流電路的二次側(cè)輸出 電 Un2。電流或電壓以頻率較高的電子在導(dǎo)體中傳導(dǎo)時 ,會聚集于總導(dǎo)體表層 ,而 非平均分布于整個導(dǎo)體的截面積中。開關(guān)頻率越大，線徑越小，但是所允許經(jīng)過的電流越小，并且開關(guān)損耗增大，效率降低。選擇的 AWG 導(dǎo)線規(guī)格為 21，直徑為 （含漆皮） .磁芯選擇鐵鎳鉬磁芯，該磁芯具有高的飽和磁通密度，在較大的磁化場下不易飽和，具有較高的導(dǎo)磁率、磁性能穩(wěn)定性好（溫升低，耐大電流、噪聲?。?，適用在開關(guān)電源上。 PWM 脈沖控制驅(qū)動電路 圖 4－ 3 由分壓電阻 R 提供分得的電壓接入 uc3842 的 ⑦ （ Vcc）管腳， uc3842啟動工作， 由 ⑥ 端（ output）輸出推動開關(guān)管工作，輸出信號為高低電壓脈沖。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。同時反饋線圈向 UC3842 供電。 由于輸入電壓的不穩(wěn)定，或者一些其他的外在因素，有時會導(dǎo)致電路出現(xiàn)短路、過壓、欠壓等不利于電路工作的現(xiàn)象發(fā)生，因此，電路必須具有一定的保護功能。當(dāng)該腳的電壓超過正常值 達到 1V(即電流超過 1． 5A)時， UC3842 的 PWM 比較器輸出高電平，使 PWM 鎖存器復(fù)位，關(guān)閉輸出。 圖 42 PWM 脈沖控制驅(qū)動電路 他的輸出波形圖如圖 43： 共 45 頁 第 30 頁 圖 43PWM 輸出波形，占空比 50% 電路元器件參數(shù)設(shè)置： 根據(jù) MOS 管的工作頻率范圍，選取適當(dāng)?shù)墓ぷ鏖_關(guān)頻率，本系統(tǒng)設(shè)計選擇的工作頻率是： f=40KHz 由此 UC3842 芯片的 工作頻率設(shè)計為 CtRtf ?? 根據(jù)設(shè)定的工作頻率為 40KHz，選擇適當(dāng)?shù)碾娙莺碗娮? 本系統(tǒng)選擇的是電阻： 1K, 電容： 45nf 供給 Vcc 腳的電壓是 16V， ② 腳 Vfb 的輸入基準電壓是 5V。在選擇開關(guān)功率管時，由于開關(guān)功率管應(yīng)能承受 630V 以上的高壓，為安全起見，應(yīng)采用耐壓 1000V 的 VMOS 管。 外補償網(wǎng)絡(luò) UC3842 誤差放大器的輸出端腳 l 與反相輸入端腳 2 之間外接補償網(wǎng)絡(luò) RC3。為使環(huán)路得到最佳補償，可測試環(huán)路的穩(wěn)定度，測量 I0 脈動時輸出電壓 V0 的瞬態(tài)響應(yīng)來加以判斷。根據(jù) UC3842 關(guān)閉特性，可以很容易在電路中設(shè)置過壓保護和過流保護。 電路輸出部分的設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求，輸出電路部分采用升壓式斬波電路。 升壓斬波電 路 的基本原理 升壓斬波電路的結(jié)構(gòu)如圖 44。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，電感以 Vi／ L 的速度充電，把能量儲 存在 L 中。輸出電壓由傳遞的能量多少來控制，而傳遞能量的多少通過電感電流的峰值來控制。 CCM 工作模式適合大功率輸出電路，考慮到負載達到 lo％以上時，電感電流需保持連續(xù)狀態(tài)，因此，按 CCM 工作模式來進行特性分析。 共 45 頁 第 33 頁 圖 45boost 升壓電路基本波形圖 ton 時，開關(guān)管 S 為導(dǎo)通狀態(tài)，二極管 D 處于截止狀態(tài)，流經(jīng)電感 L 和開關(guān)管的電流逐漸增大，電感 L 兩端的電壓為 Vi，考慮到開關(guān)管 S 漏極對公共端的導(dǎo)通壓降 Vs，即為 Vi Vs。 L DVVI siLon )( ??? (41) 式中： Vs 為開關(guān)管導(dǎo)通時的壓降和電流 取樣電阻 Rs 上的壓降之和，約 ~。 L tVVVI of fifL of f )( 0 ???? (42) 式中： Vf 為整流二極管正向壓降，快恢復(fù)二極管約 ，肖特基二極管約 。 為保證電流連續(xù)，電感電流應(yīng)滿足 2/)( LaveL I