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3842开关电源评估版
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基于UC3842脉宽调制的稳压电源研究
来源：电源网
作者：娣雾儿
本文介绍的特点及原理，并对其电流控制型脉宽调制开关稳压电源进行分析和实验。从实验得出，这种电源具有频响快、电压调整率和负载调整率高等特点，是一种高性能开关稳压电源。
电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域，其中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高、体积小和重量轻等突出优点，获得了广泛地应用。开关电源的控制电路可以分为电压控制型和电流控制型，前者是一个单闭环电压控制系统，系统响应慢，很难达到较高的线形调整率精度；后者是一个电压、电流双闭环控制系统，电流控制型较电压控制型有不可比拟的优点。
本文介绍的UC3842是美国Unitrode公司生产的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片，由该集成电路构成的开关稳压电源和电压控制型脉宽调制开关稳压电源相比具有以下特点：
(1)管脚数量少，外围电路简单，价格低廉;
(2)电压调整率很好;
(3)负载调整率明显改善;
(4)频响特性好，稳定幅度大;
(5)具有过流限制、过压保护和欠压锁定功能。
因此他是目前比较理想的新型的脉宽调制器，其内部原理框图如图1所示。
2 UC3842简介
2.1 主要特点
·工作电压8-40V
·电流传感和电压反馈输入一0.3～+5.5V
·误差放大输出吸人电流10mA
·欠压锁存功能
·占空比可调
·最高开关频率500kHz，稳定度0.2%，电源效率高
·内部有高稳定度的基准电压源5.0V
·稳定性能好，电压调整率很容易达到0.01%，启动电流小于0.1 mA，正常工作电流15mA
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电流型开关电源中的UC3842电压反馈电路设计
来源：电源网
作者：云际
电路类别、实现主要功能描述
下图所示电路属于电压反馈电路，当输出电压变化时，通过此反馈电路反馈给控制芯片，从而调节输出电压，使输出电压稳定。 电路如下图：
2、工作原理分析
当输出电压变化时，通过R27和R28分压，U15的反相输入端电压变化，通过和U15的同相输入端的固定电压比较，通过运放放大输出变化的电压，从而通过光耦发光二极管端的电流变化，传到光耦的三级管输出变化，再输入到控制芯片，控制芯片再调节输出电压，从而达到输出电压稳定。
UC3842简介
图1为UC3842PWM控制器的内部结构框图。其内部基准电路产生+5V基准电压作为
UC3842内部电源，经衰减得2.5V电压作为误差放大器基准，并可作为电路输出5V/50mA的电源。振荡器产生方波振荡，振荡频率取决于外接定时元件，接在4脚与8脚之间的电阻R与接在4脚与地之间的电容C共同决定了振荡器的振荡频率，f=1.8/RC.反馈电压由2脚接误差放大器反相端。1脚外接
RC网络以改变误差放大器的闭环增益和频率特性，6脚输出驱动开关管的方波为图腾柱输出。3脚为电流检测端，用于检测开关管的电流，当3脚电压≥1V
时，UC3842就关闭输出脉冲，保护开关管不至于过流损坏。
UC3842PWM控制器设有欠压锁定电路，其开启阈值为16V，关闭阈值为10V.正因如此，可有效地防止电路在阈值电压附近工作时的振荡。
1、UC3842具有以下特点：
1、管脚数量少，外围电路简单，价格低廉;
2、电压调整率很好;
3、负载调整率明显改善;
4、频响特性好，稳定幅度大;
5、具有过流限制、过压保护和欠压锁定功能。
2、UC3842具有良好的线性调整率
因为输入电压Vi的变化立即反应为电感电流的变化，它不经过任何误差放大器就能在比较器中改变输出脉冲宽度，再增加一级输出电压Vo至误差放大器的控制，能使线性调整率更好;可明显地改善负载调整率，因为误差放大器可专门用于控制由于负载变化造成的输出电压变化，特别使轻负载时电压升高的幅度大大减小。误差放大器的外电路补偿网络得到简化，稳定度提高并改善了频响，具有更大的增益带宽乘积。电流限制电路得到简化，由于电阻上感应出尖峰电感电流，故能自然形成逐个脉冲限制电路，只要Rs上电平达到1V，PWM就立即关断，而且这种峰值电感电流检测技术可以灵敏地限制输出的最大电流。
UC3842常用的电压反馈电路
1、输出电压直接分压作为误差放大器的输入
输出电压Vo经两电阻分压后作为采样信号，输入UC3842脚2(误差放大器的反向输入端)。如图2.
这种电路的优点是采样电路简单，缺点是输入电压和输出电压必须共地，不能做到电气隔离。势必引起电源布线的困难，而且电源工作在高频开关状态，容易引起电磁干扰，必然带来电路设计的困难，所以这种方法很少使用。
2、辅助电源输出电压分压作为误差放大器的输入
单端反激式变压器T的辅助绕组上产生的感应电压随着输出电压升高而升高，该电压经过整流、滤波和稳压网络后得到一直流电压，给UC3842供电。同时该电压经两电阻分压后作为采样电压，送入UC3842的脚2.
当UC3842启动后，若反馈绕组不能提供足够的UF，电路就会不停地起动 ，出现打嗝现象。另外，根据经验，若UF大于17.5V时，
也会引起UC3842工作异常，导致输出脉冲占空比变小，输出电压变低。故而反馈绕组匝数的选取及其缠绕是非常重要的，一般可按13~15V设计，使
UC3842正常工作时，7脚的电压维持 在13V左右。
这种电路的优点是采样电路简单，副边绕组、原边绕组和辅助绕组之间没有任何的电气通路，容易布线。缺点是并非从副边绕组直接得到采样电压，稳压效果不好，实验中发现，当电源的负载变化较大时，基本上不能实现稳压。该电路适用于针对某种固定负载的情况。
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　　3、电路设计及参数选择
　　此设计采用UC3842作为PWM控制芯片。它只需要很少的外部元件就可获得低成本高效益的解决方案。其内部框图如图4，UC3842采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式，共有8个引脚，各脚功能如下：①脚是误差放大器的输出端，外接阻容元件可改善误差放大器的增益和频率特性；②脚是反馈电压输入端，此脚电压与误差放大器同相端的2．5V基准电压进行比较，产生误差电压，而控制脉冲宽度；③脚为电流检测输入端，当检测电压超过1V时停止脉冲输出使电源处于间歇工作状态；④脚为定时端，内部振荡器工作频率由外接的阻容时间常数决定，f=1.8／(RT&CT)；⑤脚为公共地端；⑥脚为推挽输出端，内部为图腾柱式，上升、下降时间仅为50ns驱动能力为&1A；⑦脚是直流电源供电端，具有欠、过压锁定功能，芯片功耗为15mW；⑧脚为5V基准电压输出端，有50mA的负载能力。输入端接Rl再输入到芯片电源端，由于UC3842启动电压需要16V，输入经整流滤波后至少有18V左右，可保证正常启动。串联电阻Rl取100&O或不用R1，直接接至18V电源也可正常工作。UC3842振荡器可以工作高达500kHz，经过计算选择较折中的频率40kHz取Rt=10k，Ct=4．7nF，Rt接在振荡端和参考电压8脚处，4脚退耦电容C3取0.1uF。
　　过流保护以及电压电流显示
　　用单片机和ADC0832来采样。采样电阻Rss=0.1&O，用温度系数很小的绕线电阻，但不能直接采样Rss两端的电压，因为运放不能输入比电源电压大的信号，所以要设计恒降压电路，将Rss两端的电压同时减去一个常数，再进行差分放大，如图5。恒压源用TL431准确稳定在一个固定的电压，设置两个恒压源压降一致。由于运放采用12V单电源供电，所以将电压降到6V以下才能工作；又因为输出最大电压为36V，设计的恒压源压降为19V，那么下面两个电阻可用同样阻值的精密可调来实现抽头在中间位置，则U=36&19=8V进行l／2分压得4V。当电流为2A时Rss上压降为0．2V，则到差放上的电压差为O．1V，放大15倍后再经恒压源压降，保证变化范围在O～5V后送给0832采样，同时通过0832的另外一个通道采样得输出电压值。经过单片机计算电流电压后判断是否超过2．5A的电流，如果是，再利用继电器断开负载并用蜂鸣器报警，然后等待恢复。延时数秒后再次尝试接通负载，这就实现了过流保护和恢复后自动启动的功能。同时把采样到的电流、电压显示在数码管上。系统还设计了键盘设置电压增减的功能，该芯片采用ZLG7290键盘显示芯片可以简化设计复杂度。
　　4、测试结果和实现功能
　　5、结束语
　　开关电源是一种效率很高的电源变换电路，此系统利用软件硬件相结合，力求线路简单，又能满足系统设计要求。通过对各单元电路的设计、制作与测试，收到了很好的稳压效果，完成了设计要求的各项指标，具有一定的实际意义。
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( 发表人：大本 )
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