透徹分析UC3842集成電路后進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)

1.引言

目前利用的UC3842/UC384X集成塊組成的是高性能的電流型開關(guān)電源控制電路，適合于離線式開關(guān)穩(wěn)壓電源或DC-DC轉(zhuǎn)換器電路，并具有較低的啟動(dòng)電流(I<1mA)和自動(dòng)補(bǔ)償功能，增強(qiáng)負(fù)載響應(yīng)，欠壓鎖定輸出，它的最大工作頻率達(dá)500KHZ。

2.由UC3842組成的彩顯開關(guān)電源電路原理分析

UC3842是一種新型PWM脈寬調(diào)制集成電路，內(nèi)含脈沖信號(hào)發(fā)生器、穩(wěn)壓電路、脈寬調(diào)整電路、電壓和電流檢測(cè)電路等;是一種單端隔離電流型脈沖寬度調(diào)制集成電路。由UC3842組成的開關(guān)電源典型應(yīng)用電路如圖1所示，該電路主要由消磁電路，輸入電網(wǎng)抗干擾電路，交流變直流電路，電壓變換電路，穩(wěn)壓控制電路，開關(guān)電源頻率鎖定電路等部分組成。

2.1 啟動(dòng)振蕩電路

在圖1中，接通電源開關(guān)SW901后，220V交流電壓經(jīng)保險(xiǎn)管F901,共軛濾波器L901和L902L輸入，由VD901~VD904橋式整流，C908濾波獲得300V左右的直流電壓。這個(gè)電壓一路經(jīng)開關(guān)變壓器T901的初級(jí)⑦~⑤腳間繞組經(jīng)R913電阻加至開關(guān)管VT901的漏極;另一路經(jīng)R907、R909、R908、ZD901、VT902等構(gòu)成的有源限壓電路，使VT902管發(fā)射極獲得約45V直流電壓，再經(jīng)R911電阻對(duì)C913充電，當(dāng)C913兩端電壓達(dá)到16V時(shí)，N901(UC3842)內(nèi)的基準(zhǔn)電壓發(fā)生器啟動(dòng)，產(chǎn)生5V基準(zhǔn)電壓，并從第⑧腳輸出，經(jīng)R926送入第④腳內(nèi)的振蕩器，啟動(dòng)振蕩器工作。

2.2 穩(wěn)壓過程

當(dāng)電網(wǎng)電壓升高或負(fù)載變小導(dǎo)致開關(guān)電源輸出電壓升高時(shí)，經(jīng)VD909整流、C914濾波產(chǎn)生15V電壓同時(shí)升高，致使經(jīng)R915、RP901、R916、R917等形成的取樣電壓(即N901②腳上的電壓)超過2.5V.該電壓與內(nèi)部放大器同相輸入端2.5V基準(zhǔn)電壓比較后，得到的誤差控制電壓，經(jīng)放大后控制振蕩器輸出脈沖的占空比，使其變小，開關(guān)管VT901導(dǎo)通時(shí)間相對(duì)縮小，從而使輸出電壓降低;反之，當(dāng)電網(wǎng)電壓變低或負(fù)載變小導(dǎo)致開關(guān)電源輸出電壓變低時(shí)，VT901的導(dǎo)通時(shí)間變長(zhǎng)，從而使輸出電壓升高。2.3 保護(hù)電路

(1)反峰電壓吸收電路

R912、VD907、C912構(gòu)成了保護(hù)開關(guān)管VT901的反峰壓吸收電路，用來(lái)吸收VT901在由飽和進(jìn)入截止產(chǎn)生的反峰電壓。

(2)過流保護(hù)

N901的③腳為過流保護(hù)控制端，電阻R924為過流取樣電阻，當(dāng)負(fù)載過重時(shí)，開關(guān)管VT901的源極電流變大，電阻R924上的電壓將正比增大，這樣通過隔離電阻R925將使N901的③腳電位升高，當(dāng)該腳電位升到1V左右時(shí)，N901內(nèi)部的鎖定電路動(dòng)作，使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，關(guān)斷第⑥腳驅(qū)動(dòng)脈沖，VT901始終處于截止?fàn)顟B(tài)，從而起到了防止故障擴(kuò)大的作用。

(3)欠壓保護(hù)

當(dāng)N901⑦腳上的啟動(dòng)電壓小于16V時(shí)，電路將不能啟動(dòng)，從而禁止顯示器在過低的電網(wǎng)電壓下工作。電路完成啟動(dòng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)下，如因負(fù)載過重或VD908、C913、R914等元件組成的整流濾波電路異常而使N901⑦腳電壓小于13V時(shí)，第⑦腳內(nèi)部的鎖定電路動(dòng)作，判斷驅(qū)動(dòng)脈沖，實(shí)現(xiàn)欠壓保護(hù)。

(4)過壓保護(hù)

該電路也設(shè)置在N901的⑦腳內(nèi)，正常工作時(shí)該腳的電壓穩(wěn)定在14V左右。當(dāng)市電AC電壓大幅升高時(shí)，整流濾波后電壓也將上升，這一電壓通過L901進(jìn)行耦合，在③~②繞組上感應(yīng)的電勢(shì)經(jīng)VD908、C913整流濾波后的電壓也隨之上升，并加至⑦腳內(nèi)的過壓保護(hù)電路。當(dāng)該電壓達(dá)到過壓保護(hù)電路20V的啟控電壓時(shí)，過壓保護(hù)電路將會(huì)動(dòng)作，控制其內(nèi)部的振蕩器停振，⑥腳便無(wú)脈沖信號(hào)輸出，使VT901截止，從而達(dá)到了過壓保護(hù)的目的。

3.電路優(yōu)化改進(jìn)

通過對(duì)由UC3842組成的彩顯開關(guān)電源電路原理分析，發(fā)現(xiàn)UC3842的過流保護(hù)功能是通過腳③實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)腳③上檢測(cè)的電壓高于1V時(shí)，就會(huì)使UC3842內(nèi)部的比較器翻轉(zhuǎn)，將PWM鎖存器置零，使脈沖調(diào)制器處于關(guān)閉狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了電路的過流保護(hù)。由于檢測(cè)電阻能感應(yīng)出峰值電感電流，所以自然形成逐個(gè)脈沖限流電路，只要檢測(cè)電阻上的電平達(dá)到1V,脈寬調(diào)制器立即關(guān)閉，因此這種峰值電感電流檢測(cè)技術(shù)可以精確限制輸出的最大電流，使得開頭電源中的磁性元件和功率器件不必設(shè)計(jì)較大的余量，就能保證穩(wěn)壓電源的工作可靠。但是，通常我們采用的采樣電阻都是金屬膜或氧化膜電阻，這種電阻是有感的，當(dāng)電流流過取樣電阻的電流有可能在下一個(gè)振蕩周期到來(lái)之前還沒放完，取樣電阻承受的電流將越來(lái)越大，這樣將會(huì)引起UC3842的誤操作，甚至?xí)痣娐凡荒苷９ぷ鳎骷粺龎默F(xiàn)象。因此，UC3842的這種過流保護(hù)功能有時(shí)難以起到很好的保護(hù)作用，存在著一定的缺陷。針對(duì)這種情況提出了二種改進(jìn)的方法。3.1 接入射極跟隨器

在UC3842的采樣電壓處接入一個(gè)射極跟隨器，從而在控制電壓上增加了一個(gè)與脈寬調(diào)制時(shí)鐘同步的人為斜坡，它可以在后續(xù)的周期內(nèi)將△I擾動(dòng)減小到零。如圖2所示，射極跟隨器的信號(hào)從基極輸入，射極輸出，它具有高輸入阻抗、低輸出阻抗、輸入信號(hào)與輸出信號(hào)相位相同的特點(diǎn)。因此，即使系統(tǒng)工作在占空比大于50%或連續(xù)的電感電流條件下，系統(tǒng)也不會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。

3.2 取樣電阻改用無(wú)感電阻

無(wú)感電阻是一種雙線并繞的繞線電阻，其精度高且容易做到大功率。采用無(wú)感電阻后，其阻抗不會(huì)隨著頻的增加而增加。這樣，即使在高頻情況下取樣電阻所消耗的功率也不會(huì)超過它的標(biāo)稱功率，因此也就不會(huì)出現(xiàn)電路不能正常工作，元器件被燒壞現(xiàn)象。

4.總結(jié)

想必優(yōu)勝略太的道理大家都懂，對(duì)于優(yōu)化改進(jìn)后的UC3842集成電路，性能提升當(dāng)然是不在話下，電壓調(diào)整率提高的同時(shí)電路帶動(dòng)負(fù)載的能力也大大增強(qiáng)，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行更加穩(wěn)定了，在制造等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。