用UC3842芯片設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源
介紹電流控制型脈寬調(diào)制器UC3842的原理及特性,并討論其在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞:脈寬調(diào)制;電流控制;開(kāi)關(guān)電源
A Design of Switch Power with UC3842
HU Junchen
(Dept. of Automatic Control, Liaoning Institute of Science and Techno logy,
Benxi 117022, China)
Benxi 117022, China)
Key words: PWM(pulse-width modulation); current mode controller ; switch power
筆者最近設(shè)計(jì)了由UC3842組成的DC-DC轉(zhuǎn)換器,總的框架采用參考文獻(xiàn)中現(xiàn)成的電路。但由于輸入電壓和工作頻率不同,重新設(shè)計(jì)了電路參數(shù)。
UC3842是美國(guó)Unitrode公司生產(chǎn)的一種高性能單端輸出式電流控制型脈寬調(diào)制器芯片。
UC3842為8腳雙列直插式封裝,其內(nèi)部原理框圖如圖1所示。主要由5.0V基準(zhǔn)電壓源、用來(lái)精確地控制占空比調(diào)定的振蕩器、降壓器、電流測(cè)定比較器、PWM鎖存器、高增益E/A誤差放大器和適用于驅(qū)動(dòng)功率MOSFET的大電流推挽輸出電路等構(gòu)成。端1為COMP端;端2為反饋端;端3為電流測(cè)定端;端4接Rt、Ct確定鋸齒波頻率;端5接地;端6為推挽輸出端,有拉、灌電流的能力;端7為集成塊工作電源電壓端,可以工作在8~40V;端8為內(nèi)部供外用的基準(zhǔn)電壓5V,帶載能力50mA。
UC3842為8腳雙列直插式封裝,其內(nèi)部原理框圖如圖1所示。主要由5.0V基準(zhǔn)電壓源、用來(lái)精確地控制占空比調(diào)定的振蕩器、降壓器、電流測(cè)定比較器、PWM鎖存器、高增益E/A誤差放大器和適用于驅(qū)動(dòng)功率MOSFET的大電流推挽輸出電路等構(gòu)成。端1為COMP端;端2為反饋端;端3為電流測(cè)定端;端4接Rt、Ct確定鋸齒波頻率;端5接地;端6為推挽輸出端,有拉、灌電流的能力;端7為集成塊工作電源電壓端,可以工作在8~40V;端8為內(nèi)部供外用的基準(zhǔn)電壓5V,帶載能力50mA。
2.1啟動(dòng)過(guò)程
首先由電源通過(guò)啟動(dòng)電阻R1提供電流給電容C2充電,當(dāng)C2電壓達(dá)到UC3842的啟動(dòng)電壓門檻值16V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,輸出信號(hào)為高低電壓脈沖。高電壓脈沖期間,場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通,電流通過(guò)變壓器原邊,同時(shí)把能量?jī)?chǔ)存在變壓器中。根據(jù)同名端標(biāo)識(shí)情況,此時(shí)變壓器各路副邊沒(méi)有能量輸出。當(dāng)6腳輸出的高電平脈沖結(jié)束時(shí),場(chǎng)效應(yīng)管截止,根據(jù)楞次定律,變壓器原邊為維持電流不變,產(chǎn)生下正上負(fù)的感生電動(dòng)勢(shì),此時(shí)副邊各路二極管導(dǎo)通,向外提供能量。同時(shí)反饋線圈向UC3842供電。UC3842內(nèi)部設(shè)有欠壓鎖定電路,其開(kāi)啟和關(guān)閉閾值分別為16V和10V,如圖3所示。在開(kāi)啟之前,UC3842消耗的電流在1mA以內(nèi)。電源電壓接通之后,當(dāng)7端電壓升至16V時(shí)UC3842開(kāi)始工作,啟動(dòng)正常工作后,它的消耗電流約為15mA。因?yàn)閁C3842的啟動(dòng)電流在1mA以內(nèi),設(shè)計(jì)時(shí)參照這些參數(shù)選取R1,所以在R1上的功耗很小。
首先由電源通過(guò)啟動(dòng)電阻R1提供電流給電容C2充電,當(dāng)C2電壓達(dá)到UC3842的啟動(dòng)電壓門檻值16V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,輸出信號(hào)為高低電壓脈沖。高電壓脈沖期間,場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通,電流通過(guò)變壓器原邊,同時(shí)把能量?jī)?chǔ)存在變壓器中。根據(jù)同名端標(biāo)識(shí)情況,此時(shí)變壓器各路副邊沒(méi)有能量輸出。當(dāng)6腳輸出的高電平脈沖結(jié)束時(shí),場(chǎng)效應(yīng)管截止,根據(jù)楞次定律,變壓器原邊為維持電流不變,產(chǎn)生下正上負(fù)的感生電動(dòng)勢(shì),此時(shí)副邊各路二極管導(dǎo)通,向外提供能量。同時(shí)反饋線圈向UC3842供電。UC3842內(nèi)部設(shè)有欠壓鎖定電路,其開(kāi)啟和關(guān)閉閾值分別為16V和10V,如圖3所示。在開(kāi)啟之前,UC3842消耗的電流在1mA以內(nèi)。電源電壓接通之后,當(dāng)7端電壓升至16V時(shí)UC3842開(kāi)始工作,啟動(dòng)正常工作后,它的消耗電流約為15mA。因?yàn)閁C3842的啟動(dòng)電流在1mA以內(nèi),設(shè)計(jì)時(shí)參照這些參數(shù)選取R1,所以在R1上的功耗很小。
2.2穩(wěn)壓過(guò)程
從圖2中可知,當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通時(shí),整流電壓加在變壓器T初級(jí)繞組Np上的電能變成磁能儲(chǔ)存在變壓器中,在場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通結(jié)束時(shí),Np繞組中電流達(dá)到最大值Ipmax,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律:
式中:E——整流電壓;Lp——變壓器初級(jí)繞組電感;Ton——場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通時(shí)間。
在場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)閉瞬間,變壓器次級(jí)繞組放電電流為最大值Ismax,若忽略各種損耗應(yīng)為:
式中:n——變壓器變比,n=Np/Ns,Np、Ns為變壓器初、次級(jí)繞組匝數(shù)。
高頻變壓器在場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通期間初級(jí)繞組儲(chǔ)存的能量與場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)閉期間次級(jí)繞組釋放的能量相等:
式中:Ls——變壓器次級(jí)繞組電感;Uo——輸出電壓;Toff——場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)閉時(shí)間。
關(guān)鍵詞:
開(kāi)關(guān)電源
設(shè)計(jì)
芯片
UC3842
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