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基于UC3842的开关电源保护电路的改进

作者:黄庆义 胡荣强 王闯瑞2006.06.01阅读 7950

 

      摘要:论述了以电流控制型脉宽调制芯片UC3842构成的开关电源的原理,分析了其保护电路的缺陷,并提出了一种改进的方法。 


     关键词:UC3842;开关电源;保护电路

     引言

      UC3842是美国Unltmde公司生产的一种性能优良的电流控制型脉宽调制芯片,它具有管脚数量少,外围电路简单等特点,因而得到了广泛的应用。但随着UC3842开关频率的提高,由它所构成的开关电源的保护电路也出现了很多问题。本文分析了UC3842保护电路的缺陷及改进的方法。

      1 UC3842的典型应用

      UC3842的典型应用电路如图l所示。该电路主要由桥式整流电路,高频变压器www.cechina.cn,MOS功率管以及电流型脉宽调制芯片UC3842构成。其工作

原理为:220V的交流电经过桥式整流滤波电路后,得到大约+300V的直流高压,这一直流电压被M0S功率管斩波并通过高频变压器降压,变成频率为几十kHz的矩形波电压,再经过输出整流滤波CONTROL ENGINEERING China版权所有,就得到了稳定的直流输出电压。其中高频变压器的自馈线圈N2中感应的电压,经D2整流后所得到的直流电压被反馈到UC3842内部的误差放大器并和基准电压比较得到误差电压Vr,同时在取样电阻R11上建立的直流电压也被反馈到UC3842电流测定比较器的同柑输入端,这个检测电压和误差电压Vt相比较,产生脉冲宽度可调的驱动信号,用来控制开关功率管的导通和关断时间,以决定高频变压器的通断状态,从而达到输出稳压的目的。图l中,R5用来限制C8产生的充电峰值电流。考虑到Vi及Vref上的噪声电压也会影响输出的脉冲宽度,因此,在UC3842的脚7和脚8上分别接有消噪电容C4和C2。R7是MOS功率管的栅极限流电阻。另外,在UC3842的输入端与地之间,还有34V的稳压管,一旦输入端出现高压,该稳压管就被反向击穿,将Vi钳位于34V,保护芯片不致损坏。 
 
      2 UC3842保护电路的缺陷

      2.l 过载保护的缺陷

       当电源过载或输出短路时,UC3842的保护电路动作,使输出脉冲的占空比减小,输出电压降低,UC3842的供电电压也跟着降低,当低到UC3842不能工作时,整个电路关闭www.cechina.cn,然后通过R6扦始下一次启动过程。这种保护被称为“打嗝”式(hiccup)保护。在这种保护状态下控制工程网版权所有,电源只工作几个开关周期www.cechina.cn,然后进入很长时间(几百ms到几s)的启动过程,因此,它的平均功率很低。但是,由于变压器存在漏感等原因,有的开关电源在每个开关周期都有很高的开关尖峰电压,即使在占空比很小的情况下,辅助供电电压也不能降到足够低,所以不能实现理想的保护功能。

基于UC3842的开关电源保护电路的改进如图

      2 UC3842保护电路的缺陷

      2.l 过载保护的缺陷

      当电源过载或输出短路时,UC3842的保护电路动作,使输出脉冲的占空比减小,输出电压降低,UC3842的供电电压也跟着降低,当低到UC3842不能工作时,整个电路关闭www.cechina.cn,然后通过R6扦始下一次启动过程。这种保护被称为“打嗝”式(hiccup)保护。在这种保护状态下控制工程网版权所有,电源只工作几个开关周期www.cechina.cn,然后进入很长时间(几百ms到几s)的启动过程,因此,它的平均功率很低。但是,由于变压器存在漏感等原因,有的开关电源在每个开关周期都有很高的开关尖峰电压,即使在占空比很小的情况下,辅助供电电压也不能降到足够低,所以不能实现理想的保护功能。 
 

基于UC3842的开关电源保护电路的改进如图


     2.3电路稳定性的缺陷

      在图l所示的电路中,当电源的占空比大于50%,或变压器工作在连续电流条件下时,整个电路就会产生分谐波振荡,引起电源输出的不稳定。图2表示了变压器中电感电流的变化过程。没在t0时刻,开关开始导通,使电感电流以斜率m1上升,该斜率是输入电压除以电感的






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