電源裝置是電力電子技術應用的一個重要領域,隨著電 子技術的發展以及對提高穩壓電源的轉換效率、減小其體積 和重量等方面的深入研究,一種基于脈寬調制器UC3842 的開 關電源應運而生,并逐步取代傳統的串聯線性穩壓電源。
一、U C 3842 脈寬調制器的特性
UC3842 是美國 Unitrode 公司生產的電流型單端輸出脈 寬調制器,其主要優點是電壓調整率可達 0.01%,最高開關頻 率高達 500kHz,啟動電流小于 lmA,頻率穩定度達 0.2%;它適 用于 20~80W的小功率開關電源,其工作溫度為 0~ +70℃,最 高輸入電壓為 30V,最大輸出電流為 1A;具有欠壓鎖存功能; 能驅動雙極型功率管或VMOS管。 UC3842 為 8 腳雙列直插式封裝形式,主要由 5.0V基準 電壓源、振蕩器、誤差放大器、過流檢測電壓比較器、 PWM鎖 存器、輸入欠壓鎖定電路、門電路、 34V穩壓管、輸出級等構成, 其內部框圖如圖 1所示。
二、采用 U C 3842 的開關電源電路
UC3842 典型應用電路如圖 2 所示。220V交流電壓經過 3A/600V橋式整流和電容器 C1 濾波,得到大約+300V的直流 高壓。此直流高壓被高頻變壓器斬波和降壓,變成頻率為幾十 千赫的矩形波電壓,再經過整流濾波,就得到直流輸出電壓。 它采用的仍是固定頻率、改變脈沖寬度的調壓原理。其工作過 程是首先對輸出電壓進行采樣,然后依次經過誤差放大器、過 流檢測比較器、 PWM鎖存器、門電路和輸出級,去控制開關功 率管的導通時間( tON )和關斷時間( tOFF ),以決定高頻變壓器的 通、斷狀態,最終達到穩壓輸出之目的。對輸出電壓進行采樣, 并非取自次級線圈 N3 的直流輸出端,而是從自饋線圈 N2 的直 流輸出端引出。 剛啟動開關電源時, UC3842 所需要的+16V工作電壓暫 由 R2、 C2 電路提供。+300V 直流高壓經過 R2 降壓后加至 UC3842 的輸入端 Vcc,利用 C2 的充電過程使 Vcc 逐漸升 至+16V以上,也就實現了軟啟動。一旦開關功率管轉入正常 工作狀態,自饋線圈N2 上所建立的高頻電壓經 VD1、 C2 整流濾 波后,就作為芯片的工作電壓。至此,啟動過程結束。
UC3842 屬于電流控制型脈寬調制器。電流控制型是 指,一方面把自饋線圈的輸出電壓 Vcc 反饋給誤差放大器, 在與基準電壓進行比較之后,得到誤差電壓 Vr;另一方面 初級線圈中的電流在取樣電阻 R10 上建立的電壓,直接加 到過流檢測比較器的同相輸入端,與 Vr 作比較,進而控制 輸出脈沖的占空比,使流過開關功率管的最大峰值電流 IPM 始終受誤差電壓 Vr 的控制,這就是電流控制型的原理。其 優點是調整速度快,一旦+300V 輸入電壓發生變化,就立即 引起 IPM 的變化,迅速調整輸出脈沖的寬度。因此,采用電流 控制型脈寬調制器,可以大大改善開關電源的電壓調整率 及電流調整率。R10 兩端的取樣電壓經 3 腳加到 UC3842 內的電流
比較器的一個輸入端與另一端的誤差電壓進行比較,當該電 壓等于誤差電壓( 最大值為 1V)時, UC3842 的輸出脈沖被中 斷,從而實現限流保護。 該電源采用直接驅動電路, R7 的作用是限制峰值驅動電 流, R5、 C4 組成誤差放大器的補償網絡, R6、 C6 確定振蕩頻率和 死區時間, R12、 C9、 VD2 及 R11、 C8、 VD3 組成浪涌吸收電路以保 護開關管。 開關電源在 UC3842輸出驅動脈沖的作用下,開關管交替 導通與關斷,開關變壓器的次級( N3 側)可得到交流電壓,該電 壓經整流濾波后,可獲得穩定直流輸出電壓。
