一款基于UC3842的单端反激式开关电源的设计
基于UC3842的单端反激式开关电源设计

基于UC3842的单端反激式开关电源设计作者:肖雷来源:《数字技术与应用》2011年第12期摘要:论述一种基于UC3842芯片,交流220V输入直流输出功率5V的开关电源,分析其过流保护电路,解决了生活中对直流电压的需求。
关键词:UC3842 保护电路开关电源中图分类号:TN86 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)12-0105-021、引言电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域,其中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高、体积小和重量轻等突出优点,获得了广泛的应用。
开关电源的控制电路可以分为电压控制型和电流控制型,前者是一个单闭环电压控制系统,系统响应慢,很难达到较高的线形调整率精度,后者,较电压控制型有不可比拟的优点。
2、单端反激式变换器本文采用单端反激式。
所谓单端,是指高频变压器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧,并且只有一个输出端。
所谓反激,是指开关功率管导通时,后级整流二极管截止,电能将储存在高频变压器的初级电感线圈中;当开关功率管关断时,后级整流二极管导通,初级线圈上的电能通过磁芯的藕合传输给次级绕组,并经过后级整流二极管输出。
UC3842简介。
UC3842是国内应用比较广泛的一种电流控制型脉宽调制器。
所谓电流型脉宽调制器是按反馈电流来调节脉宽的。
在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈电流的信号与误差放大器输出信号进行比较,从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。
由于结构上有电压环、电流环双环系统,因此,无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高,是比较理想的控制器。
同时,UC3842是单电源供电,带电流正向补偿,单路调制输出的集成芯片,主要用于高频中小容量开关电源,用它构成的电路在驱动开关管时,通常将误差比较器的反向输入端通过反馈电路经电阻分压得到的信号与内部2.5V基准进行比较,误差比较器的输出端与反向输入端用RC元件接成补偿网络,误差比较器的输出端与电流采样电压进行比较,从而控制PWM 序列的占空比,达到电路稳定的目的。
基于UC3842的单端反激式开关电源的设计

基于UC3842的单端反激式开关电源的设计电源装置是技术应用的一个重要领域,其中高频开关式直流因为具有效率高、体积小和分量轻等突出优点,获得了广泛的应用。
的控制可以分为控制型和控制型,前者是一个单闭环电压控制系统,系统响应慢,很难达到较高的线形调节率精度,后者,较电压控制型有不行比拟的优点。
UC3842是由Unitrode公司开发的新型控制器件,是国内应用比较广泛的一种电流控制型脉宽调制器。
所谓电流型脉宽调制器是按反馈电流来调整脉宽的。
在脉宽的输入端挺直用流过输出线圈电流的信号与误差输出信号举行比较,从而调整占空比使输出的电感峰值电流尾随误差电压变幻而变幻。
因为结构上有电压环、电流环双环系统,因此,无论开关电源的电压调节率、负载调节率和瞬态响应特性都有提高,是比较抱负的新型的控制器闭。
1 电路设计和原理1.1 UC3842工作原理UC3842是单电源供电,带电流正向补偿,单路调制输出的集成芯片,其内部组成框图l所示。
其中脚1外接阻容元件,用来补偿误差放大器的频率特性。
脚2是反馈电压输入端,将取样电压加到误差放大器的反相输入端,再与同相输入端的基准电压举行比较,产生误差电压。
脚3是电流检测输入端,与协作,构成过流庇护电路。
脚4外接锯齿波外部定时电阻与定时,打算振荡频率,基准电压VREF为0.5V。
输出电压将打算的变压比。
由图1可见,它主要包括高频振荡、误差比较、欠压锁定、电流取样比较、脉宽调制锁存等功能电路。
UC3842主要用于高频中小容量开关电源,用它构成的传统离线式反激变换器电路在驱动隔离输出的单端开关时,通常将误差比较器的反向输入端通过反馈绕组经电阻分压得到的信号与内部2.5V基准举行比较,误差比较器的输出端与反向输入端接成PI补偿网络,误差比较器的输出端与电流采样电压举行比较,从而控制序列的占空比,达到电路稳定的目的。
1.2 系统原理本文以UC3842为核心控制部件,设计一款AC 220V输入,DC 24V输出的单端反激式开关稳压电源。
基于UC3842的反激式开关电源的设计与仿真

基于UC3842的反激式开关电源的设计与仿真华南理工大学电力学院冯自成摘要:反激式开关电源由于纹波小、体积小、效率高等诸多优点占据着小功率开关电源的大部分市场。
本文基于UC3842芯片设计了一款反激式开关电源,详细分析了主电路的工作原理、控制电路的设计以及保护电路的设计等,最后在开关电源仿真软件saber中搭建了仿真模型,验证了设计的正确性。
关键词:反激;开关电源;UC3842;反馈电路ABSTRACT:Flyback switching power source occupies most of the market of low switching power source due to the small ripple,small size,high efficiency advantages.This paper designs a flyback circuit based on the UC3842chip,detailedly describes the working principle of the main circuit,the design of the control circuit and protection circuit.Finally a simulation model was built in saber software to verify the correctness of the design.KEYWORDS:flyback;switching source;UC3842;feedback0引言随着开关电源技术的飞速发展,近年来开关稳压电源正朝着小型化、高频化、集成化的方向发展,高效率的开关电源得到越来越多的重视[1]。
单端反激式变换器因其电路简单可以高效提供直流输出等许多优点,特别适合用于小功率的开关电源的设计。
开关电源的控制可以分为电压型控制和电流型控制,相比单闭环控制的电压型控制,双闭环电流控制具有不可比拟的优点,因此被广泛采用[2]。
基于UC3842的单端反激式隔离开关稳压电源的设计

Im p lem en ta tion of M u ltip liers fo r F in ite F ield s GF (2m ). IEEE T ran saction s on C ircu its and System , V o l. 38, N o. 7, J u ly 1991 4 P. A. Scp tt, S. E. T ava res and L. E. Pepp a rd. A Fa st VL S IM u ltip lier fo r GF (2m ). IEEE J. Selected A rea s in Comm un ica tion s, V o l. SA C24, pp. 62266, JAN. 1986 5 W. W. Peterson and E. J. W eldon, J r. . E rro r2Co rrect2 ing Codes. Cam b ridge,M A :M IT P ress, 1972 6 F. J. M acW illiam s and N. J. A. Sloane. T he T heo ry of E rro r2Co rrecting Codes. N ew Yo rk: N o rth2Ho lland, 1977 7 S. T. J. FENN , M. B ena issa and D. T aylo r. Im p roved A lgo rithm fo r D ivision over GF (2m ). E lectron ics L et2 ters, 4th M a rch 1993 V o l. 29 N o. 5 8 M. A. H a san, V. K. B ha rgava. D ivision and B it2Seria l M u ltip lica tion over GF ( qm ). IEE P roceed ing s2e, V o l. 139, N o. 3,M ay 1992 9 Gu i2L iang Feng. A VL S IA rch itectu re fo r Fa st Inver2 sion in GF (2m ). IEEE T ran saction s on Com p u ters. V o l 38, N o. 10, O cto rber 1989 ■
基于UC3842的单端反激式开关电源设计

4、短路 过流 保护
脚6 无输出 , 截止 , Q1 从而保护了 电路 。
当负载变化或其它 因素引起输 出电压VO 变高 , 通过R6 和R1 、 5、结语 3 V 组成的 电压取样 电路和C )速 电容 , I 1 R2 9 ̄ / T A3控制端 1 电压 会高于 在开关电源的设计中, 由UC 82 34 组成的反激式开关电源是整个 它基准 电压2 5 这时通过T 4 1 .V, L 3 的电流增加 , 加在光耦发光二极管 变换器 的关键部分 , 核心部分为P wM控制单元。 交流2o @ 为开 关 2v 的 电压也增大 , 光耦 发光增 强, 光耦C E w 极间 电阻变小 , 3 4 的 UC 8 2 电源的输入 , 得到P WM控 制单元的直 流工作 电压 , 另外结合其工作 2 电压升高 , 脚 促使片 内对P WM比较器进行调 节, 减少 占空 比, 通过 特 I 设计了过流保护 电路, 生, 保证了 电源变换器的正常工作 。 在现代 Q1D S 电流变小 , —极 变压 器储 能减少 , 输出 电压 降低。 反之 , O变 V 电力 电子应用中越来越广泛 , 在开关电源中有着 良好的应用前景 。 低, 通过R 和R1 、 R2 6 3V 组成的电压取样 电路和C } 速 电容 , L 3 9H / T 41 参考文献 控制端 l 电压会高于它基准 电压2 5 这时通过T 4 1 .V, L 3 的电流减弱, 1 惠恩宣. 采用 U 3 4 C 8 2构成 的开关电源. 电子 与 自动化,0 04 20 ,. 加在光耦 发光二极管 的电压也变小 , 光耦发光减弱 , 耦C E 光 — 极间 [ ] 2胡君 臣. U 3 4 用 C 8 2芯片设计开关 电源. 仪表技术, 0 ,. 2 56 0 电阻变大 , 3 4 脚 电压 降低 , UC 8 22 促使片 内对P WM ̄较器 进行调 [] L 3 陈小敏, 声华, 黄 万山明等. 基于 UC 8 3的反激式开 关电源反馈 34 节, 增大 占空 比, 通过Ql - 极 电流变大 , D S 变压器储 能增 加 , 出 [ ] 输 电路 的设 计 . 信 电源 技 术,0 6 . 通 20, 7 电压 升 高 。
单端反激式开关电源设计UC3842

基于UC3842的开关电源设计摘要电源是实现电能变换和功率传递的主要设备。
在信息时代,农业、能源、交通运输、通信等领域迅猛发展,对电影产业提出个更多、更高的要求,如节能、节材、减重、环保、安全、可靠等。
这就迫使电源工作者不断的探索寻求各种乡关技术,做出最好的电源产品,以满足各行各业的要求。
开关电源是一种新型的电源设备,较之于传统的线性电源,其技术含量高、耗能低、使用方便,并取得了较好的经济效益。
UC3842是一种性能优良的电流控制型脉宽调制器。
假如由于某种原因使输出电压升高时,脉宽调制器就会改变驱动信号的脉冲宽度,亦即占空比D,使斩波后的平均值电压下降,从而达到稳压目的,反之亦然。
UC3842可以直接驱动MOS管、IGBT等,适合于制作20~80W小功率开关电源。
由于器件设计巧妙,由主电源电压直接启动,构成电路所需元件少,非常符合电路设计中“简洁至上”的原则。
设计思路,并附有详细的电路图。
关键词:开关电源,uc3842,脉宽调制,功率,IGBT前言 (1)第1章开关电源的简介 (2)1.1 开关电源概述 (2)1.1.1 开关电源的工作原理 (2)1.1.2 开关电源的组成 (3)1.1.3 开关电源的特点 (4)1.2 开关器件 (4)1.2.1开关器件的特征 (4)1.2.2器件TL431. (5)1.2.3电力二极管 (5)1.2.4光耦PC817 (6)1.2.5电力场效应晶体管MOSFET (7)第2章主要开关变换电路 (8)2.1 滤波电路 (8)2.2 反馈电路 (8)2.2.1电流反馈电路 (8)2.2.2电压反馈电路 (9)2.3电压保护电路 (9)第3章UC3842 .................................................. 错误!未定义书签。
3.1 UC3842简介 (10)3.1.1 UC3842的引脚及其功能 (11)3.1.2 UC3842的内部结构 (11)3.1.3 UC3842的使用特点 (13)3.2 UC3842的典型应用电路 (14)3.2.1反激式开关电源 (14)3.2.2 UC3842控制的同步整流电路 (15)3.2.3升压型开关电源 (17)第4章利用UC3842设计小功率电源 (18)4.1 电源设计指标 (18)4.1.1元件的选择 (19)4.1.2电路结构的选择 (20)4.2 启动电路 (21)4.3 PWM脉冲控制驱动电路 (22)4.4 直流输出与反馈电路 (23)4.5 总体电路图分析 (24)结论 (24)参考文献 ............................................................. 错误!未定义书签。
基于UC3842-UC3843的隔离单端反激式开关电源设计

基于UC3842/UC3843的隔离单端反激式开关电源设计开关电源以其高效率、小体积等优点获得了广泛应用。
传统的开关电源普遍采用电压型脉宽调制(PWM)技术,而近年电流型PWM 技术得到了飞速发展。
相比电压型PWM,电流型PWM 具有更好的电压调整率和负载调整率,系统的稳定性和动态特性也得以明显改善,特别是其内在的限流能力和并联均流能力使控制电路变得简单可靠。
电流型PWM 集成控制器已经产品化,极大推动了小功率开关电源的发展和应用,电流型PWM 控制小功率电源已经取代电压型PWM 控制小功率电源。
Unitrode 公司推出的UC3842 系列控制芯片是电流型PWM 控制器的典型代表。
DC/DC 转换器转换器是开关电源中最重要的组成部分之一,其有5 种基本类型:单端正激式、单端反激式、推挽式、半桥式和全桥式转换器。
下面重点分析隔离式单端反激转换电路,电路结构电路工作过程如下:当M1 导通时,它在变压器初级电感线圈中存储能量,与变压器次级相连的二极管VD 处于反偏压状态,所以二极管VD 截止,在变压器次级无电流流过,即没有能量传递给负载;当M1 截止时,变压器次级电感线圈中的电压极性反转,使VD 导通,给输出电容C 充电,同时负载R 上也有电流I 流过。
M1 导通与截止的等效拓扑如与电压型PWM 比较,电流型PWM 控制在保留了输出电压反馈控制外,又增加了一个电感电流反馈环节,并以此电流反馈作为PWM 所必须的斜坡函数。
下面分析理想空载下电流型PWM 电路的工作情况(不考虑互感)。
电路如iL 以斜率ui/L 线性增长,L 为T1 原边电感。
经无感电阻R1 采样Ud=R1-iL 送到脉宽比较器A2 与Ue 比较,当UdUe,A2 输出高电平,送到RS 锁存器的复位。
基于UC3842的反激式开关电源设

基于UC3842的反激式开关电源设
高频开关稳压电源由于具有效率高、体积小、重量轻等突出优点而得到了广泛应用。
传统的开关电源控制电路普遍为电压型拓扑,只有输出电压单闭控制环路,系统响应慢,线性调整率精度偏低。
随着PWM 技术的飞速发展产生的电流型模式拓扑很快被大家认同和广泛应用。
电流型控制系统
是电压电流双闭环系统,一个是检测输出电压的电压外环,一个是检测开关管电流且具有逐周期限流功能的电流内环,具有更好的电压调整率和负载调整率,稳定性和动态特性也得到明显改善。
UC3842是一款单电源供电,带电流正向补偿,单路调制输出的高性能固定频率电流型控制集成芯片。
本设计采用UC3842 制作一款1 kW 铅酸电池充电器控制板用的辅助电源样机,并对其进行工作环境下的测试。
1 UC3842 的工作原理
UC3842 内部组成框图如图1所示。
其中: 1 脚是内部误差放大器的输出端,通常此脚与2 脚之间接有反馈网络,以确定误差放大器的增益和频响。
2 脚是反馈电压输入端,将取样电压加到误差放大器的反相输入端,再与同相输入端的基准电压(一般为2.5 V)进行比较,产生误差电压。
3 脚是电流检测输入端,与取样电阻配合,构成过流保护电路。
当电源电压异常时,功率开关管的电流增大,当取样电阻上的电压超过1 V时,U。
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一款基于UC3842的单端反激式开关电源的设计
164908060( 楼主 ) 2013-8-31 11:00:32只看该作者 981 | 21 倒序浏览引言
电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域,其中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高、体积小和重量轻等突出优点,获得了广泛的应用。
开关电源的控制电路可以分为电压控制型和电流控制型,前者是一个单闭环电压控制系统,系统响应慢,很难达到较高的线形调整率精度,后者,较电压控制型有不可比拟的优点。
UC3842是由Unitrode公司开发的新型控制器件,是国内应用比较广泛的一种电流控制型脉宽调制器。
所谓电流型脉宽调制器是按反馈电流来调节脉宽的。
在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈电流的信号与误差放大器输出信号进行比较,从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。
由于结构上有电压环、电流环双环系统,因此,无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高,是比较理想的新型的控制器闭。
电路设计和原理
1 UC3842工作原理
UC3842是单电源供电,带电流正向补偿,单路调制输出的集成芯片,其内部组成框图如图l所示。
其中脚1外接阻容元件,用来补偿误差放大器的频率特性。
脚2是反馈电压输入端,将取样电压加到误差放大器的反相输入端,再与同相输入端的基准电压进行比较,产生误差电压。
脚3是电流检测输入端,与电阻配合,构成过流保护电路。
脚4外接锯齿波振荡器外部定时电阻与定时电容,决定振荡频率,基准电压VREF为0.5V。
输出电压将决定变压器的变压比。
由图1可见,它主要包括高频振荡、误差比较、欠压锁定、电流取样比较、脉宽调制锁存等功能电路。
UC3842主要用于高频中小容量开关电源,用它构成的传统离线式反激变换器电路在驱动隔离输出的单端开关时,通常将误差比较器的反向输入端通过反馈绕组经电阻分压得到的信号与内部2.5V基准进行比较,误差比较器的输出端与反向输入端接成PI补偿网络,误差比较器的输出端与电流采样电压进行比较,从而控制PWM序列的占空比,达到电路稳定的目的。
1.2 系统原理
本文以UC3842为核心控制部件,设计一款AC 220V输入,DC 24V输出的单端反激式开关稳压电源。
开关电源控制电路是一个电压、电流双闭环控制系统。
变换器的幅频特性由双极点变成单极点,因此,增益带宽乘积得到了提高,稳定幅度大,具有良好的频率响应特性。
主要的功能模块包括:启动电路、过流过压欠压保护电路、反馈电路、整流电路。
以下对各个模块的原理和功能进行分析。
电路原理图如图2所示。
1.2.1 启动电路
如图2所示交流电由C16、L1、C15以及C14、C13进行低通滤波,其中C16、C15组成抗串模干扰电路,用于抑制正态噪声;C14、C13、L1组成抗共模干扰电路,用于抑制共态噪声干扰。
它们的组合应用对电磁干扰由很强的衰减旁路作用。
滤波后的交流电压经
D1~D4桥式整流以及电解电容C1、C2滤波后变成3lOV的脉动直流电压,此电压经R1降压后给C8充电,当C8的电压达到UC3842的启动电压门槛值时,UC3842开始工作并提供驱动脉冲,由脚6输出推动开关管工作。
随着UC3842的启动,R1的工作也就基本结束,余下的任务交给反馈绕组,由反馈绕组产生电压给UC3842供电。
由于输入电压超过了UC3842的工作,为了避免意外,用D10稳压管限定UC3842的输入电压,否则将出现UC3842被损坏的情况。
1.2.2 短路过流、过压、欠压保护电路
由于输入电压的不稳定,或者一些其他的外在因素,有时会导致电路出现短路、过压、欠压等不利于电路工作的现象发生,因此,电路必须具有一定的保护功能。
如图2所示,如果由于某种原因,输出端短路而产生过流,开关管的漏极电流将大幅度上升,R9两端的电压上升,UC3842的脚3上的电压也上升。
当该脚的电压超过正常值0.3V达到1V(即电流超过1.5A)时,UC3842的PWM比较器输出高电平,使PWM锁存器复位,关闭输出。
这时,UC3842的脚6无输出,MOS管S1截止,从而保护了电路。
如果供电电压发生过压(在265V 以上),UC3842无法调节占空比,变压器的初级绕组电压大大提高,UC3842的脚7供电电压也急剧上升,其脚2的电压也上升,关闭输出。
如果电网的电压低于85V,UC3842的脚1电压也下降,当下降lV(正常值是3.4V)以下时,PWM比较器输出高电平,使PWM锁存器复位,关闭输出。
如果人为意外地将输出端短路,这时输出电流将成倍增大,使得自动恢复开关RF内部的热量激增,它立即断开电路,起到过压保护作用。
一旦故障排除,自动恢复开关RF在5s之内快速恢复阻抗。
因此,此电路具有短路过流、过压、欠压三重保护。
1.2.3 反馈电路反馈电路采用精密稳压源TL431和线性光耦PC817。
利用TL43l可调式精密稳压器构成误差电压放大器,再通过线性光耦对输出进行精确的调整。
如图2所示,R4、R5是精密稳压源的外接控制电阻,它们决定输出电压的高低,和TL431一并组成外部误差放大器。
当输出电压升高时,取样电压VR7也随之升高,设定电压大于基准电压(TL431的基准电压为2.5V),使TL431内的误差放大器的输出电压升高,致使片内驱动三极管的输出电压降低,也使输出电压Vo下降,最后Vo趋于稳定;反之,输出电压下降引起设置电压下降,当输出电压低于设置电压时,误差放大器的输出电压下降,片内的驱动三极管的输出电压升高,最终使得UC3842的脚1的补偿输入电流随之变化,促使片内对PWM比较器进行调节,改变占空比,达到稳压的目的。
R7、R8的阻值是这样计算的:先固定R7的阻
值,再计算R8的阻值,即
1.2.4 整流滤波电路输出整流滤波电路直接影响到电压波纹的大小,影响输出电压的性能。
开关电源输出端中对波纹幅值的影响主要有以下几个方面。
(1)输入电源的噪声,是指输入电源中所包含的交流成分。
解决的方案是在电源输入端加电容C5,以滤除此噪声干扰。
(2)高频信号噪声,开关电源中对直流输入进行高频的斩波,然后通过高频的变压器进行传输,在这个过程中,必然会掺人高频的噪声干扰。
还有功率管器件在开关的过程中引起的高频噪声。
对于这类高频噪声的解决方案是在输出端采用π型滤波的方式。
滤波电感采用150μH 的电感,可滤除高频噪声。
(3)采用快速恢复二极管D6、D7整流。
基于低压、功耗低、大电流的特点,有利于提高电源的效率,其反向恢复时间短,有利于减少高频噪声。
并联整流二极管减小尖峰电压在大功率的整流电路中,次级整流桥电路存在较大杂散电感,输出整流管在换流时,由于电路中存在寄生振荡,整流管会承受较大的尖峰电压,尖峰电压的存在提高了对整流二极管的耐压要求,也将带来额外的电路损耗。
整流桥的寄生振荡产生于变压器的漏感(或附加的谐振电感)与变压器的绕组电容和整流管的结电容之间。
当副边电压为零时,在全桥整流器中4只二极管全部导通,输出滤波电感电流处于自然续流状态。
而当副边电压变化为高电压Vin/K(K为变压器变比)时,整流桥中有两只二极管要关断,两只二极管继续导通。
这时候变压器的漏感(或附加的谐振电感)就开始和关断的整流二极管的电容谐振。
即使采用快恢复二极管,二极管依然会承受至少两倍的尖峰电压,因此,必须采用有效的缓冲电路,有许多文献对此作了研究,归纳起来有5种方式:RC缓冲电路,RCD缓冲电路,主动箝位缓冲电路,第三个绕组加二极管箝位缓冲电路,原边侧加二极管箝位缓冲电路。
在这里提出另一种减小二极管尖峰电压有效的方法:即整流二极管并联,其具体的电路图如
图3所示。
并且这种方法在大功率全桥移相DC/DC电源变换器的项目中得到了应用,实验波形验证了该方法,实验
结果如图4所示,其中图4(a)是整流桥电压波形,可以看出,由于变压器的漏感和二极管的结电容以及变压器的绕组电容之间发生的高频振荡,使二极管存在很高的尖峰电压;图4(b)是采用并联整流二极管之后整流桥电压波形,明显尖峰电压减小很多,验证了该方法的
有效性。
实验结果及分析对设计的电路进行了实验,图5示出了实验波形。
图5(a)上波形为UC3842的脚4三角波振荡波形,下波形为UC3842的脚6驱动开关管的PWM波;图5(b)上波形为满载时输出电压直流分量Vdc,下波形为交流纹波Vripp。
结语UC3842是一种高性能的固定频率电流型控制器,单端输出,可直接驱动晶体管和MOSFET,具有管脚数量少、外围电路简单、安装与调试简便、性能优良、价格低廉等优点,在100W以下的开关电源中有很好的应用前景。