UC3842内部原理图及工作时序图
eeskill 2022-09-29

1、反激电路的工作原理

开关变换器是指利用半导体功率器件作为开关,将一种电源形态转变为另一种形态的主电路。反激式开关电源是开关变换器的一种,其主电路如图1所示。由于变压器同名端在一侧,故输出电压上负下正。当驱动信号为高电平时,开关管导通,电压源给原边电感充电,电感电流线性上升,直到开关管关断时刻,原边电流达到最大值。开关管导通期间,由于二极管承受反向电压,副边没有电流通过。当驱动信号为低电平时,开关管关断,副边二极管承受正向电压开始导通。

给电容充电,同时电容通过电阻放电。电容电压为上负下正。

图1反激电路原理图

反激式变换器有两种工作模式,一种为连续工作模式,一种为非连续工作模式。在下一个周期的驱动信号来临前,变压器副边电感中的电流已经降低为0,这种工作模式成为电流非连续工作模式。如果在下一个周期的驱动信号来临前,变压器副边电感中的电流没有降低为0,此种工作模式成为电流断续模式。处于连续模式和断续模式之间的是临界模式,此种状态下,当下一个周期信号来临时,电感电流刚好减少为0.为了避免变压器磁芯饱和,通常设计变压器工作在非连续工作模式。

反激式变换器主要有以下特点:

(1)高频变压器一次绕组的同名端与二次绕组的同名端极性相反,一次绕组非同名端和开关管的驱动端共地,一次绕组的同名端接电压源的正端。

(2)高频变压器相当于一个储能电感,在开关管导通时变压器储存能量,在开关管截止时,将能量传给二次侧。

(3)可在连续模式下或非连续模式下工作。

(4)可以构成直流输入端的变换器,也可以构成交流输入的AC/DC变换器。

(5)输出电压低于或高于输入电压取决于高频变压器的匝数比。

(6)增加二次绕组和相关电路可以获得多路输出。

(7)反激式变换器一般不需要在输出整流二极管与滤波电容之间串联低频滤波电感。

2、UC3842的工作原理

UC3842是一种高性能、单端输出、频率可调的电流型PWM调制器,最大的优点是外接元件少、外围线路简易、价格低,广泛应用于工业产品中的开关电源。

UC3842主要特点有:①振荡器的频率控制较精确,可微调;②电流工作模式频率可达500KHz;③自动前馈补偿功能;④闭锁PWM,逐周电流限制;⑤内置参考源,可欠压锁定;⑥大电流图腾柱输出,最大可达1A;⑦带滞后的欠压锁定;⑧启动、工作电流门槛较低。

UC3842内部原理图如图2所示

图2UC3842内部原理图

由图示可以看出,UC3842一共有8个引脚,其各个引脚的功能分别为:

①脚是误差放大器的输出端,外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和频率特性;

②脚是反馈电压输入端,此脚电压与误差放大器同相端的2.5V基准电压进行比较,产生误差电压,从而控制脉冲宽度;

③脚为电流检测输入端,当检测电压超过1V时缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态;

④脚为定时端,内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定,

f=1.72/(RT&TImes;CT);

⑤脚为公共地端;

⑥脚为推挽输出端,内部为图腾柱式,上升、下降时间仅为50ns驱动能力为±1A;

⑦脚是直流电源供电端,具有欠、过压锁定功能,芯片功耗为15mW;

⑧脚为5V基准电压输出端,有50mA的负载能力。UC3842内部存在两个控制环路,一个采样电压反馈给误差放大器,跟基准电压2.5V比较产生误差放大电压信号,一个是变压器初级电流在采样电阻Rs上产生的采样电压,与误差放大器的输出电压比较产生调制PWM的脉冲信号,由于误差信号实际控制原边峰值电流的大小,故UC3842为电流型PWM调制器。

图3UC3842工作时序图

图3是UC3842工作时的时序图。RT、CT产生的充放电波形经过振荡器整形后变成方波信号,充电时振荡器输出低电平,放电时为高电平。在CT充电过程中,RS触发器置位脚S=“0”,若采样电阻Rs上的电压低于输出绕组反馈补偿输出电压(经过误差放大器),使RS触发器复位脚R=“0”,此时Q

输出低电平“0”,UC3842输出高电平Q1导通;当采样电阻电压高于反馈补偿输出电压时,RS触发器复位R=“1”,此时触发器翻转,Q

输出高电平“1”经过或门后,UC3842输出低电平,Q1截止。截止后采样电阻电压低于输出绕组反馈补偿输出电压,RS触发器复位R=“0”,此时触发器处于输出保持状态,Q1仍旧截止。

当CT开始放电时,RS触发器置位脚S=“1”,此时触发器置位,则Q输出低电平“0”,但是经过或门后,或门输出为“1”,此时Q1仍旧截止。

当下一个充电状态开始时,RS触发器置位脚S=“0”,R此时也为“0”,触发器保持输出状态,Q

输出低电平“0”,此时经过或门后,Q1开始导通。通过以上UC3842的正常工作状态的描述,可以看出,电流采样电阻电压和输出绕组反馈电压共同决定了Q1开关状态。

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