UC3842開關(guān)電源保護的幾個技巧
發(fā)布于：07-13
用UC3842做的開關(guān)電源的典型電路見圖1。?
過載和短路保護，一般是通過在開關(guān)管的源極串一個電阻（R4），把電流信號送到3842的第3腳來實現(xiàn)保護。當(dāng)電源過載時，3842保護動作，使占空比減小，輸出電壓降低，3842的供電電壓Vaux也跟著降低，當(dāng)?shù)偷?842不能工作時，整個電路關(guān)閉，然后靠R1、R2開始下一次啟動過程。這被稱為“打嗝”式（hiccup）保護。?
在這種保
用UC3842
做的開關(guān)
電源
的典型電路見圖1。?
過載和短路保護，一般是通過在開關(guān)管的源極串一個電阻
（R4），把電流
信號送到3842的第3腳來實現(xiàn)保護。當(dāng)電源過載時，3842保護動作，使占空比減小，輸出電壓降低，3842的供電電壓Vaux也跟著降低，當(dāng)?shù)偷?842不能工作時，整個電路關(guān)閉，然后靠R1、R2
開始下一次啟動過程。這被稱為“打嗝”式（hiccup）保護。?
在這種保護狀態(tài)下，電源只工作幾個開關(guān)周期，然后進入很長時間（幾百ms
到幾s）的啟動過程，平均功率
很低，即使長時間輸出短路也不會導(dǎo)致電源的損壞。由于漏感等原因，有的開關(guān)電源
在每個開關(guān)周期有很大的開關(guān)尖峰，即使在占空比很小時，輔助電壓Vaux也不能降到足夠低，所以一般在輔助電源的整流二極管
上串一個電阻（R3），它和C1
形成RC濾波
，濾掉開通瞬間的尖峰。仔細調(diào)整這個電阻的數(shù)值，一般都可以達到滿意的保護。使用這個電路，必須注意選取比較低的輔助電壓Vaux，對3842一般為13～15
V，使電路容易保護。?
圖2、3、4是常見的電路。?
圖2采取拉低第1腳的方法關(guān)閉電源。?
圖3采用斷開振蕩回路的方法。?
圖4采取抬高第2腳，進而使第1腳降低的方法。?
在這3個電路里R3電阻即使不要，仍能很好保護。注意電路中C4的作用，電源正常啟動，光耦是不通的，因此靠C4來使保護電路延遲一段時間動作。在過載或短路保護時，它也起延時保護的左右。在燈泡、馬達等啟動電流大的場合，C4的取值也要大一點。?
圖1是使用最廣泛的電路，然而它的保護電路仍有幾個問題：?
1.?在批量生產(chǎn)時，由于元器件的差異，總會有一些電源不能很好保護，這時需要個別調(diào)整R3的數(shù)值，給生產(chǎn)造成麻煩；?
2.?在輸出電壓較低時，如3.3V、5V，由于輸出電流大，過載時輸出電壓下降不大，也很難調(diào)整R3到一個理想的數(shù)值；?
3.?在正激應(yīng)用時，輔助電壓Vaux雖然也跟隨輸出變化，但跟輸入電壓HV的關(guān)系更大，也很難調(diào)整R3到一個理想的數(shù)值。?
這時如果采用輔助電路來實現(xiàn)保護關(guān)斷，會達到更好的效果。輔助關(guān)斷電路的實現(xiàn)原理：在過載或短路時，輸出電壓降低，電壓反饋的光耦不再導(dǎo)通，輔助關(guān)斷電路當(dāng)檢測到光耦不再導(dǎo)通時，延遲一段時間就動作，關(guān)閉電源。?
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UC3842應(yīng)用于電壓反饋電路中的探討?
通常，PWM型開關(guān)電源把輸出電壓的采樣作為PWM控制器的反饋電壓，該反饋電壓經(jīng)PWM控制器內(nèi)部的誤差放大器后，調(diào)整開關(guān)信號的占空比以實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。但不同的電壓反饋電路，其輸出電壓的穩(wěn)定精度是不同的。?
1?概述?
本文首先對電流型脈寬控制器UC3842（內(nèi)部電路圖如圖1所示）常用的三種穩(wěn)定輸出電壓電路作了介紹，分析其各自的優(yōu)缺點，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一種新的電壓反饋電路，實驗證明這種新的電路具有很好的穩(wěn)壓
效果。?
2?UC3842常用的電壓反饋電路?
2.1?輸出電壓直接分壓作為誤差放大器的輸入?
如圖2所示，輸出電壓Vo經(jīng)R2及R4分壓后作為采樣信號，輸入UC3842腳2（誤差放大器的反向輸入端）。誤差放大器的正向輸入端接UC3842內(nèi)部的2.5V的基準(zhǔn)電壓。當(dāng)采樣電壓小于2.5V時，誤差放大器正向和反向輸出端之間的電壓差經(jīng)放大器放大后，調(diào)節(jié)輸出電壓，使得UC3842的輸出信號的占空比變大，輸出電壓上升，最終使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定的電壓值。R3與C1并聯(lián)構(gòu)成電流型反饋。?
這種電路的優(yōu)點是采樣電路簡單，缺點是輸入電壓和輸出電壓必須共地，不能做到電氣隔離。勢必?引起電源布線的困難，而且電源工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，容易引起電磁干擾，必然帶來電路設(shè)計的困難，所以這種方法很少使用。?
2.2?輔助電源輸出電壓分壓作為誤差放大器的輸入?
如圖3所示，當(dāng)輸出電壓升高時，單端反激式變壓器
T的輔助繞組上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓也升高，該電壓經(jīng)過D2，D3，C15，C14，C13和R15
組成的整流、濾波和穩(wěn)壓網(wǎng)絡(luò)后得到一直流電壓，給UC3842供電。同時該電壓經(jīng)R2及R4分壓后作為采樣電壓，送入UC3842的腳2，在與基準(zhǔn)電壓比較后，經(jīng)誤差放大器放大，使腳6輸出脈沖的占空比變小，輸出電壓下降，達到穩(wěn)壓的目的。同樣，當(dāng)輸出電壓降低時，使腳6輸出脈沖的占空比變大，輸出電壓上升，最終使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定的值。?
這種電路的優(yōu)點是采樣電路簡單，副邊繞組、原邊繞組和輔助繞組之間沒有任何的電氣通路，容易布線。缺點是并非從副邊繞組直接得到采樣電壓，穩(wěn)壓效果不好，實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電源的負載變化較大時，基本上不能實現(xiàn)穩(wěn)壓。該電路適用于針對某種固定負載的情況。?
2.3?采用線性光耦改變誤差放大器的輸入誤差電壓?
如圖4所示，該開關(guān)電源的電壓采樣電路有兩路：一是輔助繞組的電壓經(jīng)D1，D2，C1，C2，C3，R9組成的整流、濾波和穩(wěn)壓后得到16V的直流電壓給UC3842供電，另外，該電壓經(jīng)R2及R4分壓后得到一采樣電壓，該路采樣電壓主要反映了直流母線電壓的變化；另一路是光電
耦合器、三端可調(diào)穩(wěn)壓管Z和R4，R5，R6，R7，R8組成的電壓采樣電路，該路電壓反映了輸出電壓的變化；當(dāng)輸出電壓升高時，經(jīng)電阻R7及R8分壓后輸入Z的參考電壓也升高，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值升高，流過光耦中發(fā)光二極管
的電流減小，流過光耦中的光電三極管
的電流也相應(yīng)的減小，誤差放大器的輸入反饋電壓降低，導(dǎo)致UC3842腳6輸出驅(qū)動信號的占空比變小，于是輸出電壓下降，達到穩(wěn)壓的目的。?
該電路因為采用了光電耦合器，實現(xiàn)了輸出和輸入的隔離，弱電和強電的隔離，減少了電磁干擾，抗干擾能力較強，而且是對輸出電壓采樣，有很好的穩(wěn)壓性能。缺點是外接元器件增多，增加了布線的困難，增加了電源的成本。?
線性光耦改變誤差放大器增益電壓反饋電路及實驗結(jié)果?
3.1?采用線性光耦改變誤差放大器的增益?
如圖5所示，該電壓采樣及反饋電路由R2，R5，R6，R7，R8，C1，光電耦合器、三端可調(diào)穩(wěn)壓管Z組成。當(dāng)輸出電壓升高時，輸出電壓經(jīng)R7及R8分壓得到的采樣電壓（即Z的參考電壓）也升高，Z的穩(wěn)壓值也升高，流過光耦中發(fā)光二極管中的電流減小，導(dǎo)致流過光電三極管中的電流減小，相當(dāng)于C1并聯(lián)的可變電阻的阻值變大（該等效電阻的阻值受流過發(fā)光二極管電流的控制），誤差放大器的增益變大，導(dǎo)致UC3842腳6輸出驅(qū)動信號的占空比變小，輸出電壓下降，達到穩(wěn)壓的目的。當(dāng)輸出電壓降低時，誤差放大器的增益變小，輸出的開關(guān)信號占空比變大，最終使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定的值。因為，UC3842的電壓反饋輸入端腳2接地，所以，誤差放大器的輸入誤差總是固定的，改變的是誤差放大器的增益（可將線性光耦中的光電三極管視為一可變電阻），其等效電路圖如圖6所示。?
該電路通過調(diào)節(jié)誤差放大器的增益而不是調(diào)節(jié)誤差放大器的輸入誤差來改變誤差放大器的輸出，從而改變開關(guān)信號的占空比。這種拓撲結(jié)構(gòu)不僅外接元器件較少，而且在電壓采樣電路中采用了三端可調(diào)穩(wěn)壓管，使得輸出電壓在負載發(fā)生較大的變化時，輸出電壓基本上沒有變化。實驗證明與上述三種反饋電路相比，該電路具有很好的穩(wěn)壓效果。?
3.2?實驗結(jié)果?
將這種新的采用線性光耦改變誤差放大器增益的電壓反饋電路，用于一48
V/12V的單端反激式DC/DC開關(guān)電源（最大輸出電流5A），顯示該電源輸出電壓穩(wěn)定，帶負載能力強。圖7(a)－(h)分別給出了當(dāng)負載為100
Ω，25Ω，10Ω，3Ω時的輸出電壓和驅(qū)動波形，從波形可以看出，當(dāng)負載電流逐漸增大時，驅(qū)動信號的占空比相應(yīng)增大，但輸出電壓始終穩(wěn)定在12.16V。?
4?結(jié)語?
在單端隔離式PWM型電源中，電流型脈寬調(diào)制器UC3842有著廣闊的應(yīng)用范圍，本文在分析了三種常用的電壓反饋電路的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種新的采用線性光耦改變UC3842誤差放大器增益的電壓反饋電路。實驗證明，新的電壓反饋電路使得穩(wěn)壓精度高，負載適應(yīng)性強。
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