UC3842芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu) - 基于UC3842的電動(dòng)車用開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)

2012年07月18日 11:18 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng) 作者:秩名 我要評(píng)論(0)

  UC3842芯片能同時(shí)滿足較好的電氣性能和較低的成本,因而被廣泛地用于20~50 W 的小功率開(kāi)關(guān)電源。圖中8腳是其內(nèi)部基準(zhǔn)電壓(5 V);7腳是其電源端,芯片工作的開(kāi)啟電壓為16V,欠壓鎖定電壓為10 V;4腳接振蕩電路,產(chǎn)生所需頻率的鋸齒波,RT接在4、8腳之間,CT接在4腳和地之間。1和2腳為補(bǔ)償端和內(nèi)部電壓比較器的反相輸入端;從3腳引入的電流反饋信號(hào)與1腳的電壓誤差信號(hào)比較,產(chǎn)生一個(gè)PWM(脈寬調(diào)制)波,從6腳(輸出端)輸出該信號(hào),控制功率器件的通斷。3腳為電流檢測(cè)輸入端。由于電流比較器輸入端設(shè)置了1 V的電流鉗位,當(dāng)電流過(guò)大而使電流檢測(cè)電阻R13(如圖3所示)。上的電壓超過(guò)1 V(即3腳電平大于1 V)時(shí),將關(guān)斷PWM脈沖,從而達(dá)到限流保護(hù)的目的。

  3 開(kāi)關(guān)電源的電路設(shè)計(jì)

  本文以UC3842為核心控制部件,設(shè)計(jì)了DC48 V輸入、DC12 V輸出的單端反激式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。開(kāi)關(guān)電源控制電路是一個(gè)電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。變換器的幅頻特性由雙極點(diǎn)變成單極點(diǎn),因此增益帶寬乘積得到了提高,穩(wěn)定幅度大,具有良好的頻率響應(yīng)特性。

  主要的功能模塊包括:?jiǎn)?dòng)電路、反饋電路、保護(hù)電路、整流電路。以下對(duì)各個(gè)模塊的原理和功能進(jìn)行分析。開(kāi)關(guān)電源電路原理圖見(jiàn)圖3。

  3.1 啟動(dòng)電路

  如圖3,電源通過(guò)啟動(dòng)電阻R,給電容E2充電,當(dāng)E2電壓達(dá)到UC3842的啟動(dòng)電壓門(mén)檻值時(shí),UC3842開(kāi)始工作并提供驅(qū)動(dòng)脈沖,由6端輸出推動(dòng)開(kāi)關(guān)管工作。隨著UC3842的啟動(dòng),R3的工作也就基本結(jié)束,余下的任務(wù)交給反饋繞組,由反饋繞組產(chǎn)生電壓來(lái)為UC3842供電。由于48 V 的輸入電壓,超過(guò)了UC3842的工作電壓,為了避免意外,用D3穩(wěn)壓管限定UC3842的輸入電壓。否則,將出現(xiàn)UC3842被損壞的情況。

  3.2 過(guò)流、短路保護(hù)電路

  如圖3,當(dāng)負(fù)載電流超過(guò)額定值時(shí),場(chǎng)效應(yīng)電流增加,R13上的電壓反饋至CSEN(3腳),通過(guò)內(nèi)部電流檢測(cè)比較器輸出復(fù)位信號(hào),最后導(dǎo)致開(kāi)關(guān)管關(guān)閉。只有在下一個(gè)基準(zhǔn)脈沖到來(lái)時(shí),才可能重新開(kāi)啟開(kāi)關(guān)管,而不可能出現(xiàn)開(kāi)關(guān)管電流在恒流值左右振蕩的情況。

  當(dāng)出現(xiàn)輸出短路時(shí),輸出電壓會(huì)下降,同時(shí)為UC3842供電的反饋繞組也會(huì)出現(xiàn)輸出電壓下降。當(dāng)輸入電壓低于10 V時(shí),UC3842停止工作,沒(méi)有觸發(fā)脈沖輸出,使場(chǎng)效應(yīng)管截止。短路現(xiàn)象消失后,電源重新啟動(dòng),自動(dòng)恢復(fù)正常工作。這就是俗稱的電路“打嗝”現(xiàn)象。

  3.3 精密反饋電路

  當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí),整流電壓加在變壓器初級(jí)繞組上的電能變成磁能儲(chǔ)存在變壓器中,開(kāi)關(guān)管截止后,能量通過(guò)次級(jí)繞組釋放到負(fù)載上。由公式:Uo=(Ton/(nToff))E 可以得出,輸出電壓和開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間及輸入電壓成正比;與初,次級(jí)繞組的匝數(shù)比及開(kāi)關(guān)管的截止時(shí)間成反比。

  反饋電路采用精密穩(wěn)壓器TL431和線性光耦PC817。利用TL431可調(diào)式精密穩(wěn)壓器構(gòu)成誤差電壓放大器,再通過(guò)線性光耦對(duì)輸出進(jìn)行精確的調(diào)整。

  如圖3,輸出電壓經(jīng)R11,R12分壓后得到的取樣電壓,與TL431中的2.5 V帶隙基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。當(dāng)輸出電壓出現(xiàn)正誤差,取樣電壓>2.5 V,TL431的穩(wěn)壓值降低,光耦U2控制端電流增大,UC3842的反饋端(VFB)電壓值增大,輸出端的脈沖信號(hào)占空比降低,開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間減少,輸出電壓降低;反之,如果輸出電壓出現(xiàn)負(fù)誤差,UC3842的輸出脈沖占空比增大,輸出電壓增高,達(dá)到穩(wěn)壓目的。同時(shí),整個(gè)電源系統(tǒng)的輸入、輸出被隔離,UC23842受到的干擾減少。

  在對(duì)電壓精度要求高的場(chǎng)合,會(huì)把電壓反饋信號(hào)從補(bǔ)償端(CMOP)輸入,不用UC3842的內(nèi)部放大器,因此反饋信號(hào)的傳輸縮短了一個(gè)放大器的傳輸時(shí)間,使電源的動(dòng)態(tài)響應(yīng)更快。

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