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(多图) 基于电流型PWM集成控制器UC3842/3843的隔离单端反激式开关电源

来源:电子工程世界/同济大学中德学院 关振海?? 2006年11月07日 ?? 收藏0

  引言

  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,电路结构图如图1所示。??????  

电路结构图

图1 电路结构图

  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图2所示。

M1导通与截止的等效拓扑

图2? M1导通与截止的等效拓扑

?????? 电流型PWM??????   

  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)。电路如图3所示。设V导通,则有

??????   L·diL/dt = ui (1)??????   

  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Ud>Ue,A2输出高电平,送到RS锁存器的复位端,此时或非门的两个输入中必有一个高电平,经过或非门输出低电平关断功率开关管V。当时钟输出为高电平时,或非门输出始终为低电平,封锁PWM,这段时间由时钟振荡器OSC输出脉冲宽度决定,即PWM信号的死区时间。在振荡器输出脉冲下降同时,或非门两输入均为低电平,经或非门输出为高电平,V导通。

理想空载下电流型PWM电路

图3? 理想空载下电流型PWM电路

  简言之,PWM信号的上升沿由振荡器下降沿决定,而PWM的下降沿由电感电流限值信号和误差信号Ue共同决定,最大脉宽的下降沿受振荡器上升沿控制。图4为其工作时序图。

工作时序图

图4 工作时序图

  UC3842简介??????   

  Unitrode公司的UC3842是一种高性能固定频率电流型控制器,包含误差放大器、PWM比较器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元,其结构图如图5所示。

UC3842结构图

图5? UC3842结构图

?????? 各管脚功能简介如下。??????   

  1脚COMP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FEED BACK是反馈电压输入端,此脚与内部误差放大器同向输入端的基准电压(一般为+2.5V)进行比较,产生控制电压,控制脉冲的宽度。??????   

  3脚ISENSE是电流传感端。在外围电路中,在功率开关管(如VMos管)的源极串接一个小阻值的取样电阻,将脉冲变压器的电流转换成电压,此电压送入3脚,控制脉宽。此外,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1V时,UC3842就停止输出,有效地保护了功率开关管。?????


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开关电源? PWM? DC/DC?

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