1、UC3842 芯片小功率开关电源资料UC3842 芯片作为小功率开关电源的 PWM 脉宽调制芯片，在进行开关电源http:/ uc3842/uc3844 不能正常工作，现将电源不能起振或轻微起振（测量输出端电压低） ，但没有正常工作（表现为 8Pin 无 5V）可能的原因作如下总结： 1、首先检查 7Pin 所连接的电解电容（或者反馈线圈所连接的电解电容） ，查看其容量是否符合要求，如该电容容量明显减小，更换后应该不起振的故障就能恢复；如该电容正常，进行下一步检查。 2、在电路板上单独给 uc3842/uc3844 的 7Pin 加 16V 电压，测量其 8Pin 是否有 5V，如果测量 8P
2、in 有 5V 电压存在，则说明此芯片没有问题；如没有 5V 电压，须将 uc3842/uc3844拆下来单独加电 16V 至 7Pin，测量 8Pin 是否有 5V，如果仍然没有 5V，则可证明芯片已经损坏；如果测量 8Pin 有 5V 存在，则应该是与 8Pin 相连接的外围元器件与地之间有短路存在。此步骤主要是检测 uc3842/uc3844 芯片本身是否损坏，如果芯片没有损坏，基本可以排除故障出在初级部分，可以进行下一步检查。 （附：检测 uc3842/uc3844 芯片损坏与否的另一种方法为：在检测完芯片外围元器件（或更换完外围损坏的元器件）后，先不装电源开关管，加输入电测 uc38
3、42/uc3844 的 7Pin 电压，若电压在 1017V 间波动，其余各脚分别也有电压波动，则说明电路已起振，uc3842 基本正常，若 7 脚电压低，其余管脚无电压或电压不波动，则 uc3842/uc3844 已损坏。 ） 3、检查次级侧，推测应该是次级由于输出过载或短路，导致电流增大，进而反映到初级侧使 uc3842/uc3844 芯片的 3Pin 实现保护，这就需要对次级侧实现过流保护功能的电子元器件进行逐一测量，直至查出故障。 现将 uc3842/uc3844 芯片正常工作时主要引脚电压列于下面： 1Pin： 1.545V 2Pin： 2.488V 3Pin： 0.005V 6Pi
4、n： 1.05V 7Pin： 14.094V 8Pin： 4.988电流控制型脉宽调制器 UC3842 在开关电源中的应用开关稳压电源被誉为“新型高效节能电源 ”，它代表着稳压电源的发展方向。由于内部器件工作在高频开关状态，因此本身消耗的能量极低，电源效率可以达到 80%以上，比串连调整线性稳压电源的效率提高近一倍。随着电源技术的飞速发展，开关稳压电源正朝着小型化、高频化、集成化的方向发展，高效率的开关稳压电源已得到越来越广泛的应用。本文首先概述开关稳压电源的基本工作原理，接着介绍电流型脉宽调制器 UC3842 芯片，着重论述了 UC3842 在开关稳压电源中的应用，并以一个实际应用实例分析了
5、电源电路的构成和参数计算。开关电源的基本工作原理相对于线性稳压电源功耗较大的缺点，开关电源的效率可达 90%以上，而且造价低、体积小。开关电源的工作原理如图 1 所示，它由调整管、滤波电路、比较器、三角波发生器、比较放大器和基准源等构成。在图 1 中，三角波发生器的输出波形加到比较器的反相端，其同相端接比较放大器的输出 Vf。当三角波的幅度小于比较器的同相输入时，比较器输出高电平，对应调整管导通的时间为 ton。反之，当三角波的幅度大于比较器的同相输入时，对应调整管的截至时间为 toff。为了稳定电压输出，按电压负反馈方式引入反馈，以确定基准源和比较放大器之间的联系。假设输出电压增加，则 FV
6、o 增加，比较放大器的输出 Vf 减小，那么比较器的输出波形中 toff 增加，从而使调整管的导通时间减小，输出电压下降，起到稳压的作用。如果忽略电感的直流电阻，那么输出电压 Vo 为调整管发射极电压 Ve 的平均分量，于是有：其中，q 为占空比。在输入电压一定的时候，输出电压与占空比正比，通过改变比较器输出波形的占空比就可以控制输出电压的幅值。图 1 开关电源的工作原理UC3842 的工作原理UC3842 是美国 Unitorde 公司生产的一种性能优良的电流控制型脉宽调制芯片。该调制器单端输出，能直接驱动双极型的功率管或场效应管。其主要优点是管脚数量少，外围电路简单，电压调整率可达 0.0
7、1%，工作频率高达 500kHz，启动电流小于 1mA，正常工作电流为 5mA，并可利用高频变压器实现与电网的隔离。该芯片集成了振荡器、具有温度补偿的高增益误差放大器、电流检测比较器、图腾柱输出电路、输入和基准欠电压锁定电路以及 PWM 锁存器电路。其内部结构及基本外围电路如图 2 所示。图 2 UC3842 的内部结构及基本外围电路UC3842 是 8 脚的双列直插的封装形式。如图 2 所示，第 1 脚为补偿脚，内部误差放大器的输出端，外接阻容元件以确定误差放大器的增益和频响。第 2 脚是反馈脚，将采样电压加到误差放大器的反相输入端，再与同相输入端的基准电压进行比较，产生误差电压，控制脉冲的
8、宽度。第 3 脚为电流传感端，在功率管的源极串接一个小阻值的采样电阻，构成过流保护电路。当电源电压异常时，功率管的电流增大，当采样电阻上的电压超过 1V 时，UC3842 就停止输出，有效地保护了功率管。第 4 脚为锯齿振荡器外部定时电阻 R 与定时电容 C 的公共端。第 5 脚为地。第 6 脚为图腾柱式输出电压，当上面的三极管截止的时候下面的三极管导通，为功率管关断时提供了低阻抗的反向抽取电流回路，加速了功率管的关断。第 7 脚为输入电压，开关电源启动的时候需要在该引脚加一个不低于 16V 的电压，芯片工作后，输入电压可以在 1030V 之间波动，低于 10V 时停止工作。第 8 脚为内部
9、5.0V 的基准电压输出，电流可达 50mA。电路上电时，外接的启动电路通过引脚 7 提供芯片需要的启动电压。在启动电源的作用下，芯片开始工作，脉冲宽度调制电路产生的脉冲信号经 6 脚输出驱动外接的开关功率管工作。功率管工作产生的信号经取样电路转换为低压直流信号反馈到 3 脚，维护系统的正常工作。电路正常工作后，取样电路反馈的低压直流信号经 2 脚送到内部的误差比较放大器，与内部的基准电压进行比较，产生的误差信号送到脉宽调制电路，完成脉冲宽度的调制，从而达到稳定输出电压的目的。如果输出电压由于某种原因变高，则 2 脚的取样电压也变高，脉宽调制电路会使输出脉冲的宽度变窄，则开关功率管的导通时间变
10、短，输出电压变低，从而使输出电压稳定，反之亦然。锯齿波振荡电路产生周期性的锯齿波，其周期取决于 4 脚外接的 RC 网络。所产生的锯齿波送到脉冲宽度调制器，作为其工作周期，脉宽调制器输出的脉冲周期不变，而脉冲宽度则随反馈电压的大小而变化。实际应用电路图 3 开关稳压电源系统总体框图根据 UC3842 的特点，设计一个 3036V 可调的开关型稳压电源，其总体结构框图如图 3 所示。交流输入后通过整流滤波得到直流电压，经过 LM317 后获得 16.5V 的直流电压，作为 UC3842 芯片的启动电压。芯片启动后通过脉宽调制控制功率管的开关从而实现稳压输出。控制电路的核心是 UC3842，其后级
11、的高速开关功率管要求满足一定的耐压值和足够大的额定电流。这里可以选用 IRF540，其耐压值高达 100V，额定电流可以达到 33A。高频变压器的升压系数为 1.2，采用双桥间距为 0.3mm 的铁氧铁芯，由直径 0.65mm 的铜丝绕制而成。高频变压器出来的脉动直流电压，先通过二极管整理，再通过 3 个 50V/3300F的电解电容，和由一个 33H电感和 2 个 104 的电容构成 型滤波器进行滤波后输出。其 UC3842 的核心电路如图 4 所示。图 4 UC3842 的核心电路图如图 4 所示，UC3842 的工作频率由 4 脚和 8 脚间的 RT 和 CT 决定的。理论上，其内部的振
12、荡频率最高可达 500kHz。在本系统中 RT 和 CT 分别选用了 10k和 0.045F，根据公式：可以计算得其工作频率约为 40kHz，符合开关电源的要求。在 UC3842 的 2 脚处接上一个 10k的电位器，通过调节电位器的阻值改变反馈电压，使脉宽的占空比发生变化，从而可以实现输出电压 3036V 的连续可调变化。结语利用电流控制型脉宽调制芯片 UC3842 为核心设计的开关稳压电源，电路结构简单、成本低、体积小、易实现，并且可以克服电压型脉宽调制器开关稳压电源频响慢、电压调整率低和负载调整率低的缺点，具有广阔的应用前景。基于 UC3842 的电流控制型开关电源电压控制型开关电源会对
13、开关电流失控，不便于过流保护，并且响应慢、稳定性差。与之相比，电流控制型开关电源是一个电压、电流双闭环控制系统，能克服电流失控的缺点，并且性能可靠、电路简单。据此，我们用 UC3842 芯片设计了一个电流控制型开关电源。为了提高输出电压的精度，系统没有采用离线式结构，而采用直接反馈式结构。本系统在设计上充分考虑了电磁兼容性和安全性，可广泛应用于工业、家电、视听和照明设备。 电流控制型开关电源的原理框图电流型控制是针对电压型控制的缺点而发展起来的，在保留了电压控制型的输出电压反馈控制部分外，又增加了一个电流反馈环节，其原理框如图 1 所示。图 1 电流控制型开关电源的原理框图电流控制型开关电源是
14、一个电压、电流双闭环控制系统，内环为电流控制环，外环为电压控制环。当 U O 变化导致 UF 变化，或 I 变化导致 US 变化时，都会使 PWM 电路的输出脉冲占空比发生变化，从而改变 UO，达到输出电压稳定的目的。电流型控制芯片 UC3842UC3842 是一块功能齐全、较为典型的单端电流型 PWM 控制集成电路，内包含误差放大器、电流检测比较器、 PWM 锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元。它提供 8 端口双列直插塑料封装和 14 端口塑料表面贴装封装，内部结构如图 2 所示。图 2 UC3842 内部电路8 端口双列直插塑料封装的 UC3842 各管端口功能简介。端口 COM
15、P 是内部误差放大器的输出端。端口 VFB 是反馈电压输入端，与内部误差放大器同相输入端的+2.5V 基准电压进行比较，产生误差电压，控制脉冲的宽度。端口 ISENSE 是电流传感端。在应用电路中，在 MOSFET 的源极串接一个小阻值的取样电阻，将脉冲变压器的电流转换成电压并送入端口，控制脉冲的宽度。端口 RT/CT 是定时端。锯齿波振荡器的振荡频率 f=1.8/（RTCT ），电流模式工作频率可达 500kHz。端口 GND 是接地。端口 OUTPUT 是输出端，此端口为图腾柱式输出，驱动电流的峰值高达 l.0A。端口 VCC 是电源。当供电电压低于 16V 时，UC3824 不工作，此时
16、耗电在 1mA 以下。芯片工作后，输入电压可在 1030V 之间波动，工作电流约为 15mA。端口 VREF 是基准电压输出，可输出精确的 +5V 基准电压，电流可达 50mA。UC3842 构成电流控制型开关电源1 电路组成UC3842 构成的电流控制型开关电源电路如图 3 所示。图 3 UC3842 构成电流控制型开关电源2 工作原理220V 交流电先通过滤波网络滤掉各种干扰。电阻 R1 主要用来消除断电瞬间残留的电压，热敏电阻 RT1 可以限制浪涌电流，压敏电阻 VDR 保护电路免受雷电的冲击。然后，再经过 B1 整流、C4 滤波，获得约 300V 直流电压后分两路输出：一路经开关变压器
17、 T 加到 MOSFET Q1 的漏极，另一路经 R3 加到 C17 的正端。当 C17 的正端电位升到R16 时，端口得工作电压，UC3842 电路启动，端口电位上升，Q1 开始导通，同时端口的 5V 电压通过内电路建立。C17 容量最好在 lO0F以上, 否则电源将出现打嗝现象。C12 滤波电容消除在开关时会产生尖峰脉冲，C11 为消噪电容，R6、C13 决定锯齿波振荡器的振荡频率， R9、C15 用来确定误差放大器的增益和频响。C14 起斜坡补偿作用，能提高采样电压的可靠性。正常工作后，线圈 N2 上的高频电压经过 D2、R17、C18 、D3 为 UC3842 提供工作电压。当开关管导
18、通时，整流电压加在开关变压器初级绕组上的电能变成磁能储存在开关变压器中。开关管截止后，能量通过次级绕组释放到负载上。D7、D8 是脉冲整流二极管，C7、R5 吸收旁路开机瞬间出现的脉冲电流，L3 、C8、C9、C10组成滤波电路。输出电压可由下式描述。UO=UI(TON/KTOFF)式中，UO 为输出电压，UI 为整流电压，K 为变压器的变压比，TON 为 Q1 的导通时间，TOFF 为 Q2 的截止时间。由上式可知，输出电压和开关管的导通时间及输入电压成正比，与变压器的变压比及开关管的截止时间成反比。C16、R12 、D5 用来限制栅极电压和电流，进而改善 Q1 开关速度，有利于改善电磁兼容
19、性。R13 主要来防止 Q1 栅极悬空，D1、R4、C5 和 D6、R16、C20 构成两级吸收回路，用于吸收尖峰电压，防止 Q1 损坏。系统中的稳压电路有： 电流反馈电路。 Q1 源极串接取样电阻 R15，把电流信号变为电压信号，送入 UC3842 内部的电流检测比较器同相端。当 Q1 导通，电流斜率上升时，取样电阻 R15 的电压增加。一旦 R15 的电压等于电流检测比较器反相端的电压，内部触发器复位，Q1 截止，即实现了以电流控制端口激励脉冲的占空比来稳定输出电压。 C19 用来抑制取样电流的尖脉冲。 电压反馈电路。主要由可编程精密稳压器 TL431 和线性光电耦合器 PC817 组成。
20、输出电压经 R21、R22 分压后得到取样电压，送到可编程精密稳压器 TL431 的参考端口，改变 R21、R22 的阻值，使 TL431 的稳压值变化，即可改变开关电源的输出电压。C21、R19 对可编程精密稳压器 TI431 内部放大器进行相位补偿。系统通过改变光电耦合器 U2 的发光强度来改变 UC3842 反馈端电压以实现稳压。当输出电压升高时，TL431 两端的电压 UKA 保持不变，光电耦合器控制端电流增大，端口反馈端电压值随之增大，UC3842 内部的电流检测比较器反相端的电压变低，输出端端口的脉冲信号占空比变低，开关管的导通时间减少，输出电压降低；反之，如果输出电压下降时，UC
21、3842 的输出脉冲占空比增大，输出电压增高，达到稳压目的。另一方面，端口电源电压由 D2 整流、C18 滤波产生，反映了输出电压的变化，起到反馈作用，使输出电压稳定。 电路有前馈线调整功能。在负载不变时，输入电压突然增加，开关变压器的感应电流由于输入电压增加而迅速斜升，因反馈信号和误差信号尚未改变，限流作用发生比较快，故脉冲宽度变得比较窄。所以，市电的变化在影响输出之前己被补偿，即提高了对输入电压的响应速度。图 4 斜率补偿当系统工作在占空比大于 50或连续电感电流条件下，会产生谐波振荡，它是由固定频率和峰值电流取样同时工作所引起，图 4A 显示了这种现象。在 t0 时刻，Q1 导通，电感电
22、流以斜率 m1 上升，t1 时刻，电流取样输入到达由控制电压建立的门限。这导致 Q1 截止，电流以斜率 m2 下降，直至下一个振荡周期。如果系统有一个扰动加到控制电压上，产生一个小的I（图中虚线），系统将不稳定。为了能使系统在占空比大于 50或连续电感电流条件下仍能可靠工作，将 端口的锯齿波电压通过射极跟随器 Q2送入端口，从而在电流取样端上增加了一个与脉宽调制时钟同步的人为斜坡，可以在后续周期将I 扰动减小至零，如图 4B 所示。该补偿斜坡的斜率必须等于或略大于 m2/2，系统才具有稳定性。系统设计的保护电路有： 输出过压保护电路 。当输出电压较高，通过电压反馈电路使得端口电压超过 2.5V
23、 时，内部触发器复位，外接 Q1 截止，达到输出过压保护的目的。 输出过压保护电路 。当输出电压升高，高于 D9 的击穿电压时，稳压二极管 D9 击穿，可控硅 SCR 触发导通，使光电耦合器二极管的负端电压降为 0V，光电耦合器饱和， 端口电压为最大值，Q1 一直截止，达到输出过压保护的目的。 输出过流、过载保护电路。在电路过流、过载时，输出电压降低，Q3、D4、R8 构成次级过流、过载保护电路。当次级未过载时，Q3、D4 截止；当次级过载时，Q3、D4 导通，端口电位下降，锯齿波振荡器停振，达到过流、过载保护的目的。 Q1 过流保护电路。当电源电压异常时，开关回路的电流增大，取样电阻 R15
24、 上的电压超过 1V 时，内部触发器复位，外接 Q1 截止，有效地保护了 Q1。结论本系统采用 UC3842 设计的电流控制型开关电源，克服了电压控制型开关电源电压调整率和负载调整率差的缺点，并且性能可靠，电路简单。该电源是 2080W 的小功率开关电源的理想电源。基于 UC3842 的单端反激式开关电源的设计与分析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，获得了广泛的应用。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，较电压控制型有不可比拟的优
25、点。UC3842 是由 Unitrode 公司开发的新型控制器件，是国内应用比较广泛的一种电流控制型脉宽调制器。所谓电流型脉宽调制器是按反馈电流来调节脉宽的。在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈电流的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。由于结构上有电压环、电流环双环系统，因此，无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高，是比较理想的新型的控制器闭。1 电路设计和原理11 UC3842 工作原理UC3842 是单电源供电，带电流正向补偿，单路调制输出的集成芯片，其内部组成框图如图 l 所示。其中脚 1 外接阻容元件，用
26、来补偿误差放大器的频率特性。脚 2 是反馈电压输入端，将取样电压加到误差放大器的反相输入端，再与同相输入端的基准电压进行比较，产生误差电压。脚 3 是电流检测输入端，与电阻配合，构成过流保护电路。脚 4 外接锯齿波振荡器外部定时电阻与定时电容，决定振荡频率，基准电压 VREF 为 05V 。输出电压将决定变压器的变压比。由图 1 可见，它主要包括高频振荡、误差比较、欠压锁定、电流取样比较、脉宽调制锁存等功能电路。UC3842 主要用于高频中小容量开关电源，用它构成的传统离线式反激变换器电路在驱动隔离输出的单端开关时，通常将误差比较器的反向输入端通过反馈绕组经电阻分压得到的信号与内部 25V 基
27、准进行比较，误差比较器的输出端与反向输入端接成 PI 补偿网络，误差比较器的输出端与电流采样电压进行比较，从而控制 PWM 序列的占空比，达到电路稳定的目的。12 系统原理本文以 UC3842 为核心控制部件，设计一款 AC 220V 输入，DC 24V 输出的单端反激式开关稳压电源。开关电源控制电路是一个电压、电流双闭环控制系统。变换器的幅频特性由双极点变成单极点，因此，增益带宽乘积得到了提高，稳定幅度大，具有良好的频率响应特性。主要的功能模块包括：启动电路、过流过压欠压保护电路、反馈电路、整流电路。以下对各个模块的原理和功能进行分析。电路原理图如图 2 所示。121 启动电路如图 2 所示
28、交流电由 C16、L1、C15 以及 C14、C13 进行低通滤波，其中 C16、C15 组成抗串模干扰电路，用于抑制正态噪声；C14、C13、L1 组成抗共模干扰电路，用于抑制共态噪声干扰。它们的组合应用对电磁干扰由很强的衰减旁路作用。滤波后的交流电压经 D1D4 桥式整流以及电解电容 C1、C2 滤波后变成 3lOV 的脉动直流电压，此电压经 R1 降压后给 C8 充电，当 C8 的电压达到 UC3842 的启动电压门槛值时， UC3842 开始工作并提供驱动脉冲，由脚6 输出推动开关管工作。随着 UC3842 的启动，R1 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给
29、 UC3842 供电。由于输入电压超过了 UC3842 的工作，为了避免意外，用 D10 稳压管限定 UC3842 的输入电压，否则将出现 UC3842 被损坏的情况。122 短路过流、过压、欠压保护电路由于输入电压的不稳定，或者一些其他的外在因素，有时会导致电路出现短路、过压、欠压等不利于电路工作的现象发生，因此，电路必须具有一定的保护功能。如图 2 所示，如果由于某种原因，输出端短路而产生过流，开关管的漏极电流将大幅度上升，R9 两端的电压上升，UC3842 的脚 3 上的电压也上升。当该脚的电压超过正常值 03V 达到 1V(即电流超过 15A)时，UC3842 的 PWM 比较器输出高
30、电平，使 PWM 锁存器复位，关闭输出。这时，UC3842 的脚6 无输出，MOS 管 S1 截止，从而保护了电路。如果供电电压发生过压( 在 265V 以上)，UC3842 无法调节占空比，变压器的初级绕组电压大大提高，UC3842 的脚 7 供电电压也急剧上升，其脚 2 的电压也上升，关闭输出。如果电网的电压低于 85V，UC3842 的脚 1 电压也下降，当下降 lV(正常值是 34V)以下时，PWM 比较器输出高电平，使 PWM 锁存器复位，关闭输出。如果人为意外地将输出端短路，这时输出电流将成倍增大，使得自动恢复开关 RF 内部的热量激增，它立即断开电路，起到过压保护作用。一旦故障排
31、除，自动恢复开关 RF 在 5s 之内快速恢复阻抗。因此，此电路具有短路过流、过压、欠压三重保护。123 反馈电路反馈电路采用精密稳压源 TL431 和线性光耦 PC817。利用 TL43l 可调式精密稳压器构成误差电压放大器，再通过线性光耦对输出进行精确的调整。如图 2 所示，R4、R5 是精密稳压源的外接控制电阻，它们决定输出电压的高低，和TL431 一并组成外部误差放大器。当输出电压升高时，取样电压 VR7 也随之升高，设定电压大于基准电压(TL431 的基准电压为 25V)，使 TL431 内的误差放大器的输出电压升高，致使片内驱动三极管的输出电压降低，也使输出电压 Vo下降，最后 V
32、o 趋于稳定；反之，输出电压下降引起设置电压下降，当输出电压低于设置电压时，误差放大器的输出电压下降，片内的驱动三极管的输出电压升高，最终使得 UC3842 的脚 1 的补偿输入电流随之变化，促使片内对 PWM 比较器进行调节，改变占空比，达到稳压的目的。R7、R8 的阻值是这样计算的：先固定 R7 的阻值，再计算 R8 的阻值，即124 整流滤波电路输出整流滤波电路直接影响到电压波纹的大小，影响输出电压的性能。开关电源输出端中对波纹幅值的影响主要有以下几个方面。(1)输入电源的噪声，是指输入电源中所包含的交流成分。解决的方案是在电源输入端加电容 C5，以滤除此噪声干扰。(2)高频信号噪声，开
33、关电源中对直流输入进行高频的斩波，然后通过高频的变压器进行传输，在这个过程中，必然会掺人高频的噪声干扰。还有功率管器件在开关的过程中引起的高频噪声。对于这类高频噪声的解决方案是在输出端采用 型滤波的方式。滤波电感采用 150H的电感，可滤除高频噪声。(3)采用快速恢复二极管 D6、D7 整流。基于低压、功耗低、大电流的特点，有利于提高电源的效率，其反向恢复时间短，有利于减少高频噪声。2 并联整流二极管减小尖峰电压在大功率的整流电路中，次级整流桥电路存在较大杂散电感，输出整流管在换流时，由于电路中存在寄生振荡，整流管会承受较大的尖峰电压，尖峰电压的存在提高了对整流二极管的耐压要求，也将带来额外的
34、电路损耗。整流桥的寄生振荡产生于变压器的漏感(或附加的谐振电感) 与变压器的绕组电容和整流管的结电容之间。当副边电压为零时，在全桥整流器中 4 只二极管全部导通，输出滤波电感电流处于自然续流状态。而当副边电压变化为高电压 Vin/K(K 为变压器变比 )时，整流桥中有两只二极管要关断，两只二极管继续导通。这时候变压器的漏感(或附加的谐振电感)就开始和关断的整流二极管的电容谐振。即使采用快恢复二极管，二极管依然会承受至少两倍的尖峰电压，因此，必须采用有效的缓冲电路，有许多文献对此作了研究，归纳起来有 5 种方式：RC 缓冲电路，RCD 缓冲电路，主动箝位缓冲电路，第三个绕组加二极管箝位缓冲电路，
35、原边侧加二极管箝位缓冲电路。在这里提出另一种减小二极管尖峰电压有效的方法：即整流二极管并联，其具体的电路图如图 3 所示。并且这种方法在大功率全桥移相 DCDC 电源变换器的项目中得到了应用，实验波形验证了该方法，实验结果如图 4 所示，其中图 4(a)是整流桥电压波形，可以看出，由于变压器的漏感和二极管的结电容以及变压器的绕组电容之间发生的高频振荡，使二极管存在很高的尖峰电压；图 4(b)是采用并联整流二极管之后整流桥电压波形，明显尖峰电压减小很多，验证了该方法的有效性。3 实验结果及分析对设计的电路进行了实验，图 5 示出了实验波形。图 5(a)上波形为 UC3842 的脚 4 三角波振荡
36、波形，下波形为 UC3842 的脚 6 驱动开关管的 PWM 波；图 5(b)上波形为满载时输出电压直流分量 Vdc，下波形为交流纹波 Vripp。4 结语UC3842 是一种高性能的固定频率电流型控制器，单端输出，可直接驱动晶体管和 MOSFET，具有管脚数量少、外围电路简单、安装与调试简便、性能优良、价格低廉等优点，在 100W 以下的开关电源中有很好的应用前景。用 UC3842 设计开关电源的几个技巧用 UC3842 做的开关电源的典型电路见图 1。过载和短路保护，一般是通过在开关管的源极串一个电阻（R4） ，把电流信号送到 3842 的第 3 脚来实现保护。当电源过载时，3842 保护
37、动作，使占空比减小，输出电压降低，3842 的供电电压 Vaux 也跟着降低，当低到 3842 不能工作时，整个电路关闭，然后靠 R1、R2 开始下一次启动过程。这被称为 “打嗝”式（hiccup ）保护。在这种保护状态下，电源只工作几个开关周期，然后进入很长时间（几百 ms 到几 s）的启动过程，平均功率很低，即使长时间输出短路也不会导致电源的损坏。由于漏感等原因，有的开关电源在每个开关周期有很大的开关尖峰，即使在占空比很小时，辅助电压 Vaux 也不能降到足够低，所以一般在辅助电源的整流二极管上串一个电阻（R3 ） ，它和 C1 形成 RC 滤波，滤掉开通瞬间的尖峰。仔细调整这个电阻的数值
38、，一般都可以达到满意的保护。使用这个电路，必须注意选取比较低的辅助电压 Vaux，对3842 一般为 1315V，使电路容易保护。 图 2、3、4 是常见的电路。图 2 采取拉低第 1 脚的方法关闭电源。图 3 采用断开振荡回路的方法。图 4 采取抬高第 2 脚，进而使第 1 脚降低的方法。在这 3 个电路里 R3 电阻即使不要，仍能很好保护。注意电路中 C4 的作用，电源正常启动，光耦是不通的，因此靠 C4来使保护电路延迟一段时间动作。在过载或短路保护时，它也起延时保护的左右。在灯泡、马达等启动电流大的场合，C4 的取值也要大一点。图 1 是使用最广泛的电路，然而它的保护电路仍有几个问题：
39、1. 在批量生产时，由于元器件的差异，总会有一些电源不能很好保护，这时需要个别调整R3 的数值，给生产造成麻烦； 2. 在输出电压较低时，如 3.3V、5V，由于输出电流大，过载时输出电压下降不大，也很难调整 R3 到一个理想的数值； 3. 在正激应用时，辅助电压 Vaux 虽然也跟随输出变化，但跟输入电压 HV 的关系更大，也很难调整 R3 到一个理想的数值。 这时如果采用辅助电路来实现保护关断，会达到更好的效果。辅助关断电路的实现原理：在过载或短路时，输出电压降低，电压反馈的光耦不再导通，辅助关断电路当检测到光耦不再导通时，延迟一段时间就动作，关闭电源。TL431 是精密可调基准电源，稳压
40、值为 2.536V 连续可调，工作时电路自行调节阴极 K 端电压，以使 R 端电压 Uref 保持在 2.5V。而输出电压 Uo=Uref 1R13/（R14RES3） UKA，由于 Uref 稳定在 2.5V，若改变R13/（R14 RES3 就可以改变输出。本设计中 Uo=2.513.3k/(1.5kRES3)，如取 RES3=1.8k，则输出为 5V。高频变压器是开关电源的关键，其决定着电源的性能，本电源的参数：5V/4A，12V/1A，Po=45W，=80，DN=25。设计选用 EI 型的铁氧体铁芯 R2KB，常温时最大磁感应强度 Bm=0.5mT，磁芯的有效截面积：Sc=125mm2
41、。N14 分别为输入、5V 输出、馈电、12V 输出绕组匝数，Ui=300V 为输入直流电压，UD 为二极管导通压降取 0.7V，DN=25为额定占空比。1）变压器匝比将 DN，Ui，Uo=5V 代入式（1）得 n=0.057。2）原边绕组电感将 DN，Ui，T=1/fosc=1/50103=20s，Po， 代入式（2）得 L=1mH。3）原、副边绕组匝数将 B=0.15T(为了防止磁芯饱和，取 BBm)，Sc=125mm2 代入式（3）得 N1=80 匝，则 N2=N1n=4.6，取 5 匝，又馈电绕组和副边绕组同时导通，且稳定电压为 13V，则N4=N2/(Uo+UD)=12，考虑到三端稳
42、压器的损耗故取 15 匝。4）磁场气隙将数据代入式（4）得出 =1mm。适当的气隙可防止变压器饱和，但过大又增加了变压器漏感，所以应该折中选择，本设计的 EI 磁芯，单边可取 /2，实际中我们取 0.5mm。5）绕制技巧原边绕组分二层绕，先绕原边 40 圈，再把馈电绕组、输出绕组绕在一层，最外面还是原边绕组，层与层之间要加绝缘胶带，这样的绕制方式可有效降低变压器漏感。4 实验结果图 5 所示为高频变压器原、副边波形，由图 5 可见工作周期是 20s，原副边是以同名端作为示波器的正端的。图 6 所示为输出滤波电感的波形。5 结语电流型 PWM 控制技术可以使开关电源获得优良的性能指标和较高的可靠性，控制器 UC3842 具有开关频率高，外围电路简单，成本低，特别适合于自动化仪表使用的单端小功率电源。 （经典！）脚的电压正常时是 0.3V，超过 1V3842 就会关断输出，当然就会打嗝。当电路正常工作时，别忘记调整 R16 为 0.3V。OK
