基于UC3842的反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)

　　高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源由于具有效率高、體積小、重量輕等突出優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的開關(guān)電源控制電路普遍為電壓型拓?fù)洌?只有輸出電壓單閉控制環(huán)路， 系統(tǒng)響應(yīng)慢， 線性調(diào)整率精度偏低。隨著PWM 技術(shù)的飛速發(fā)展產(chǎn)生的電流型模式拓?fù)浜芸毂淮蠹艺J(rèn)同和廣泛應(yīng)用。電流型控制系統(tǒng)是電壓電流雙閉環(huán)系統(tǒng)， 一個(gè)是檢測輸出電壓的電壓外環(huán)， 一個(gè)是檢測開關(guān)管電流且具有逐周期限流功能的電流內(nèi)環(huán)， 具有更好的電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率， 穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性也得到明顯改善。UC3842是一款單電源供電， 帶電流正向補(bǔ)償， 單路調(diào)制輸出的高性能固定頻率電流型控制集成芯片。本設(shè)計(jì)采用UC3842 制作一款1 kW 鉛酸電池充電器控制板用的輔助電源樣機(jī)， 并對其進(jìn)行工作環(huán)境下的測試。

　　1  UC3842 的工作原理

　　UC3842 內(nèi)部組成框圖如圖1所示。其中： 1 腳是內(nèi)部誤差放大器的輸出端， 通常此腳與2 腳之間接有反饋網(wǎng)絡(luò)， 以確定誤差放大器的增益和頻響。2 腳是反饋電壓輸入端， 將取樣電壓加到誤差放大器的反相輸入端， 再與同相輸入端的基準(zhǔn)電壓（ 一般為2.5 V） 進(jìn)行比較， 產(chǎn)生誤差電壓。3 腳是電流檢測輸入端， 與取樣電阻配合， 構(gòu)成過流保護(hù)電路。當(dāng)電源電壓異常時(shí)， 功率開關(guān)管的電流增大， 當(dāng)取樣電阻上的電壓超過1 V時(shí)， U C3842 就停止輸出， 可以有效地保護(hù)功率開關(guān)管。4 腳外接鋸齒波振蕩器外部定時(shí)電阻與定時(shí)電容， 決定振蕩頻率。5 腳接地。6 腳是輸出端， 此腳為圖騰柱式輸出， 能提供±1A 的峰值電流， 可驅(qū)動(dòng)雙極型功率開關(guān)管或MOSFET.7 腳接電源， 當(dāng)供電電壓低于16 V 時(shí)， UC3842 不工作， 此時(shí)耗電在1 mA 以下。輸入電壓可以通過一個(gè)大阻值電阻從高壓降壓獲得。芯片工作后， 輸入電壓可在10~ 30 V 之間波動(dòng)， 低于10V 則停止工作。工作時(shí)耗電約為15 mA.8 腳是基準(zhǔn)電壓輸出， 可輸出精確的5 V 基準(zhǔn)電壓， 電流可達(dá)50mA.由圖1（ b） 可見， 它主要包括誤差放大器、PWM 比較器、PWM 鎖存器、振蕩器、內(nèi)部基準(zhǔn)電源和欠壓鎖定等單元。U C3842 的電壓調(diào)整率可達(dá)0.01% , 工作頻率為500 kHz.

圖1 UC3842 管腳圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

　　2  反激變換器的設(shè)計(jì)

　　此次設(shè)計(jì)的反激變換器是從1 kW 充電器全橋開關(guān)電源初級側(cè)高壓直流部分取電作為輸入電壓。反激變換器預(yù)定技術(shù)指標(biāo)如下。

　　輸入電壓： 240~ 380 V DC; 輸出電壓： 12 V DC; 輸出電流： 2 A； 紋波電壓： ±500 mV；輸出功率： 25 W；效率： 85% ；開關(guān)頻率： 65 kHz；占空比：小于40%。

　　如圖2 所示， 電路由主電路、控制電路、啟動(dòng)電路和反饋電路4 部分組成。主電路采用單端反激式拓?fù)洌巧祲簲夭娐费葑兒蠹痈綦x變壓器構(gòu)成的，該電路具有結(jié)構(gòu)簡單， 效率高， 輸入電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。工作模式選擇在斷續(xù)模式到臨界模式之間。功率開關(guān)管選用N??MOSFET STP9NK70ZFP（ 700 V, 5 A）。次級整流二極管選用肖特基二極管SR540（ 40 V, 5 A） .

　　控制電路是整個(gè)開關(guān)電源的核心， 控制的好壞直接決定了電源整體性能。這個(gè)電路采用峰值電流型雙環(huán)控制，即在電壓閉環(huán)控制系統(tǒng)中加入峰值電流反饋控制。電路電流環(huán)控制采用UC3842 內(nèi)部電流環(huán)，電壓外環(huán)采用T L431 和光耦PC817 構(gòu)成的外部誤差放大器，誤差電壓直接送到UC3842 的1 腳。誤差電壓與電流比較器的同相輸入端3 腳經(jīng)采樣電阻采集到初級側(cè)電流進(jìn)行比較，從而調(diào)節(jié)輸出端脈沖寬度。2 腳接地。R4, C5 是UC3842 的定時(shí)元件， 決定UC3842 的工作頻率，此設(shè)計(jì)中R4= 5.6 kΩ ，C5= 3300 pF.當(dāng)UC3842 的1 腳電壓低于1 V 時(shí)，輸出端將關(guān)閉；當(dāng)3 腳上的電壓高于1 V 時(shí)，電流限幅電路將開始工作，UC3842 的輸出脈沖中斷。開關(guān)管上波形出現(xiàn)"打嗝"現(xiàn)象，從而可以實(shí)現(xiàn)過壓、欠壓、限流等保護(hù)功能。

圖2 系統(tǒng)原理圖