3842开关电源如何检修?
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uc3842开关电源 改变启动电阻 启动电压不变
/jingyan/ask/11/3285670.htm 3842开关电源如何检修?第29卷第9期2009年9月
ElectricPowerAutomationEquipment
电力自动化设备
Vol．29No．9Sept.2009
一种基于UC3842的新型开关稳压电源设计
衡耀付，陈富军
（黄淮学院电子科学与工程系，河南驻马店463000）
摘要：设计了一种以电流型PWM控制器UC3842芯片为核心的高频单端反激式开关稳压电源。基于信号流程和电路功能模块划分，利用三端稳压器TL431配合新器件UC3842实现了对电源电压的控制和稳压输出。分析了新型开关电源的设计原理、各组成模块的功能以及工作过程。为了满足设计电源的电磁兼容性和安全性要求，设计利用低通滤波扼制了传导干扰，采用光耦器件PC817实现了输入／输出的隔离和反馈，并在电源电路中加入了热敏电阻、压敏电阻以及过压、过流保护等保护措施。实验测试结果表明：所设计的电源具有稳压性能优良，纹波小，电压调整率、负载调整率高等优点。
关键词：开关电源；电流型PWM控制器；电压调整；负载调整；UC3842；电磁兼容性；传导干扰中图分类号：TM46；TN86文献标识码：B文章编号：（3-04
开关电源设计通常选用PWM集成芯片为核心［1-2］。近年来，将PWM控制电路、保护电路集成到一块芯片上的开关电源集成控制器［3］，其外围电路简单、可靠性高。
常见的PWM控制器分为电压控制型和电流控制型2种。电压型PWM控制器是通过反馈电压来调节脉宽［4］。电流型PWM控制器是通过输出电感线圈的电流信号与误差放大器输出信号相比较来调节占空比，从而使电感峰值电流随误差变化而变化［5］。与电压型PWM相比，电流型PWM具有更好的电压调整率和负载调整率［6］，系统的稳定性和动态特性也得以明显改善，特别是其内在的限流能力和并联均流能力使控制电路变得简单可靠。电流型PWM集成控制器已经产品化，其小功率电源已经取代电压型PWM控制小功率电源［7-8］。
UC3842内部主要包括：5V基准电压源、振荡器、误差放大器、过流检测电压比较器、PWM锁存器、输入欠压锁定电路。具有8脚封装的UC3842芯片各引脚功能如下：脚1为误差放大器输出，用于环路补偿；脚2是误差放大器的反相输入，通常通过一个电阻分压器连至开关电源输出，起电压反馈作用；脚3
为电流取样引脚，脉宽调制器使用此信息终止输出开关的导通，保护开关管不致过流损坏；脚4用于定时，通过时间电阻RT连接至参考输出引脚8以及时间电容CT连接至地，使振荡器频率和最大输出占空比可调，振荡频率为f=1.8／（RTCT），工作频率可达500kHz；脚5是控制电路和电源的公共地；脚6是输出驱动开关管的方波引脚，为图腾柱式输出，可直接驱动功率管MOSFET的栅极；脚7是控制集成电路的正电源（Vcc）；脚8是参考输出引脚，它通过电阻RT向电容CT提供充电电流。UC3842还包括过压、欠压保护电路，当供电电源电压低于10V时，芯片停止工作。
1UC3842PWM芯片简介
开关稳压电源的设计与工作原理
开关稳压电源基本组成原理框图
开关稳压电源基本组成原理框图如图1所示。
低通滤波交流输入
一次整流滤波电路
开关调整管
高频变压器
二次整流滤波电路
UC3842芯片是Unitrode公司推出的高性能电流型PWM控制器。该芯片电路开关频率可调节，具
有电流反馈和电压反馈双环控制的特点，电压调整率和负载调整率高。除具有输入端过压保护与输出端过流保护功能之外，还设有欠压锁定电路，因此，电路稳定可靠。基于UC3842设计的反激式开关稳压电源电路［9-11］，利用光耦和三端稳压器TL431配合控制可大幅提高电源电压的瞬态响应速度和调整率。因此，很适合于在高精度稳压电源中使用。而且，该芯片具有外围电路简单，安装与调试方便，性能优良，价格低廉等优点。
收稿日期：；修回日期：
基金项目：河南省科技厅科技攻关计划项目（
PWM控制器取样反馈电路
图1开关稳压电源基本组成原理框图
Fig.1Blockdiagramofswitchingpowersupply
开关稳压电路设计
电源电路主要由低通滤波电路、整流滤波、脉宽调制、反馈、保护单元电路等几部分组成［12-14］。图2为采用UC3842为核心设计的高频单端反激式开关电源电路的系统原理图。该电路输入为220V交流电，经整流桥整流滤波后，在变压器输入端达到约
电力自动化设备
图2新型开关稳压电源设计原理图
Fig.2Principlediagramofswitchingpowersupply
300V的直流电压。经UC3842芯片PWM脉宽控制
稳压后，得到稳定的输出。
2.2.1低通滤波电路组成及作用
对于开关稳压电源，除考核其输出稳压性能外，还要考核其电磁兼容性［9，15］，即要求开关电源对外产生的电磁干扰要小，同时其自身的抗干扰能力强。因为开关电源中的功率管处在开／关的高频转换状态，由于高频振荡的存在，势必产生导致电网波形畸变的电流信号和向空间辐射干扰波，形成传导干扰［16-17］。另外，当电网线路受到雷击等剧烈冲击时，电源的工作状态会受到破坏。因此，必须采取措施，扼制从电源电路中产生的干扰，又要具备良好的抗干扰能力。所以，在输入部分的输入端加电容CX1、CY1、CY2，电感L1和L2，共同组成低通滤波电路，扼制由开关电源由内向外的传导干扰和电网由外向内的共模和差模信号干扰。
2.2.2整流滤波电路及其作用
在输入部分，整流桥VBR1和电容C1可以整流和滤波，还可以减少高频噪声。输出端的滤波电感L3也可以滤除高频干扰。另外，为了减少共模噪声，在输出地和输入地之间加接电容CY4。2.2.3脉宽调制部分
脉宽调制产生电路通过UC3842和外围电路实现。通过采样反馈电路改变开关占空比，来控制开关管的导通与关闭的脉宽，从而使输出电压稳定。2.2.4反馈电路单元
反馈电路主要由三端稳压器TL431和光耦PC817组成，利用TL431可调式精密稳压器构成误差电压放大器，再通过线形光耦对输出进行精确的调整。如图2所示，输出电压经过R23、R24、R25分压后得到的取样电压，与TL431中的2.5V基准电压进行比较。当输出电压出现正误差，取样电压大于2.5V时，TL431的稳压值降低，光耦PC817控制端电流增大，UC3842的反馈端电压值增大，输出端的脉冲信号占空比降低，开关管的导通时间减少，输出电压降低。反之，如果输出电压出现负误差，UC3842的输出脉冲占空比增大，输出电压增高，达到稳压目的。同时，整个电源系统的输入、输出被隔离，UC3842受到的干扰减少。
2.2.5保护电路单元
保护电路主要由VT2、VT3组成过压保护电路，当反馈绕组电压升高时，VT2导通，之后VT3也导通，VT3导通后加大VT1的导通程度，从而起到过压保护作用。另外，熔断器FU1要具有耐压、耐冲击特性，一旦机内发生短路，FU1熔断，切开电源，但这只是作为其中一种辅助性的保护手段。在输入端加热敏电阻RT1和压敏电阻RV1也使电路的可靠性和保护性加强。2.3开关稳压电源工作原理2.3.1UC3842芯片的启动过程
首先，由电源通过启动电阻R2提供电流给电容C1充电，当C1电压达到UC3842的启动电压门槛值16V时，UC3842开始工作并提供驱动脉冲，由6端输出推动开关管VT1工作，输出信号为高低电压脉冲。高电压脉冲期间，绝缘栅场效应管VT1导通，电流通过变压器原边，同时把能量储存在变压器中。根据同名端标识情况，此时变压器各路副边没有能量输出。当6脚输出的高电压脉冲结束时，VT1截止。根据楞次定律，变压器为维持电流不变产生下正上负的感应电势，此时副边各路二极管导通，向外提供能量，同时反馈线圈向UC3842供电。UC3842内部设有欠压锁定电路，其开启和关闭阈值分别为16V和10V。在开启之前，UC3842消耗的电流在1mA以内。电源
，等：一种基于UC3842的新型开关稳压电源设计
电压接通以后，当7端电压升至16V时UC3842开始工作，启动正常工作后，它的消耗电流为15mA。因为UC3842的启动电流在1mA以内，设计时参照这些参数选取R2。一般，随着UC3842的启动，R2的工作也就基本结束，余下的任务交给反馈绕组，由反馈绕组产生电压来为UC3842供电。2.3.2开关脉冲生成
C5和R8分别为时间电容和电阻，它们的大小决定振荡频率，f=1.8／（RTCT）。R5为电流采样电阻，它的变化反映输入电压的变化。由恒频时钟脉冲置位UC3842的锁存器，以驱动VT1导通。当VT1导通时，R5上的电流逐渐增大，它的压降增加，通过R9将这个电压反馈到芯片3脚，该电压与电流比较器的另一端进行比较，当这个压降达到一定值时，电流取样比较器翻转，锁存器复位，VT1截止。VT1导通时，电流流过变压器原边，把能量存在变压器中。此时，变压器副边没有能量输出；当VT1截止时，副边各级二极管导通，向外提供能量。因此，VT1的导通和截止使得变压器副边耦合输出为开／关电压。
电流采样电阻R5的峰值电流由误差放大器控制，R9和C7构成的滤波器消去VT1导通时产生的电流尖峰，防止电流取样比较器的误动作。2.3.3占空比调节
变压器输出通过三端稳压器TL431和光耦PC817以电压反馈的形式反馈到UC3842的2脚。当输出绕组电压增大时，加在三端稳压器TL431上的参考电压升高，通过光耦器件PC817中二极管的电流增大，三极管上的电流也相应增大，UC3842的反馈端电压值增大，输出端的脉冲信号占空比降低，VT1的导通时间减少，从而输出电压降低。输出绕组电压降低时的情况与上述过程正好相反。可见，通过输出端的电压反馈和输入端的电流反馈，使输出绕组的电压输出稳定在要求值。
2.3.4开关电源输出实验结果
为了检验该开关电源的性能，对上述应用电路进行了性能测试，开关电源的电压调整率、负载调整率、纹波和效率如表1所示（表中Upp为电压峰峰值）。
从实验结果可知，在宽电压输入变化范围内输出电压稳定。
表1测试数据及计算结果
Tab.1Testdataandcalculatedresults
测试输出电压值项目（空载）／V
电压5±30mV或±0.6％调整率
±12Uin=185~265V
±14mV或±0.12％24±12mV或±0.05％
inI1.6~2.4A±130mV或±2.6％
out=负载Uin=220V
±12Iout=500~650mA±34mV或±0.28％
Iout=350~450mA
±16mV或±0.07％
纹波±12Uin=220VUpp=60mV
Uin=220V70％
所设计的高频单端反激式开关稳压电源中充分利用了UC3842的控制功能，实现了对输出电压的负反馈调节及各种保护机制。结果表明，所设计的电源具有结构简单，稳压性能优良，纹波小，电压调整率、负载调整率高等优点。另外，在大功率输出时，需要增加功率因数校正PFC模块，也符合绿色环保的要求。可应用于电动车、视听、应急照明设备中。参考文献：
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HULiqiang，LINZhenghui，LILinsen.Implementationofahigh
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