基于UC3842的单端反激式开关稳压电源设计

毕业论文

图4.11 带有软启动的箝位电平可调节缓冲降低

（三）电流取样比较器和脉宽调制锁存器

UC3842作为电流模式控制器工作，输出开关导通由振荡器起始，当峰值电感电流到达误差放大器输出/补偿（管脚1）建立的门限电平时中止。这样在逐周基础上误差信号控制峰值电感电流。所用的电流取样比较器-脉宽调制锁存配置确保在任何给定的振荡器周期内，仅有一个单脉冲出现在输出端。电感电流通过插入一个与输出开关Q1的源极串联的以地为参考的取样电阻Rs转换成电压。此电压由电流取样输入（管脚3）监视并与来自误差放大器的输出电平相比较。在正常的工作条件下，峰值电感电流由管脚1上的电压控制，其中：

Ipk(max)=[V(pin1)-1.4V]/3Rs

当电源输出过载或者如果输出电压取样丢失时，异常的工作条件将出现。在这些条件下，电流取样比较器门限将被内部箝位至1.0V。因此最大峰值开关电流为：

Ipk(max)=1.0V/Rs

当设计一个大功率开关稳压器时为了保持Rs的功耗在一个合理的水平上希望降低内部箝位电压。调节此电压的简单方法如图4.12所示。使用了两个外部二极管来

13

毕业论文

补偿内部二极管，以便在温度范围内有固定箝位电压。如果Ipk(max)箝位电压降低过多将导致由于噪声拾取而产生的不误操作。

图4.12 箝位电平可调节降低

图4.13 电流波形尖脉冲抑制

通常在电流波形的前沿可以观察到一个窄尖脉冲，当输出负载较轻时，它可能会引起电源不稳定。这个尖脉冲的产生是由于电源变压器匝间电容和输出整流管恢复时间造成的。在电流取样输入端增加一个RC滤波器，使它的时间常数接近尖脉冲的持续时间，通常将消除不稳定性（参见图4.13）。

14

毕业论文

（四） 欠压锁定

采用了两个欠压锁定比较器来保证在输出级被驱动之前，集成电路已完全可用。正电源端（Vcc）和参考输出（Vref）各由分离的比较器监视。每个都具有内部的滞后，以防止在通过它们各自的门限时产生错误输出动作。Vcc比较器上下门限分别为：UC3842 16V/10V。Vref比较器高低门限为3.6V/3.4V。 （五） 输出

这些器件有一个单图腾柱输出级，是专门设计用来直接驱动功率MOSFET的，在1.0nF负载下时，它能提供高达±1.0A的峰值驱动电路和典型值为50nS的上升、下降时间。还附加了一个内部电路，使得任何时候只要欠压锁定有效，输出就进入灌模式，这个特性使外部下拉电阻不再需要。

SO-14表面贴装封装为Vc（输出电压）和电源地提供了分离的管脚，恰当地应用可以显著地减小加到控制电路的开关瞬态噪声。这在降低Ipk（max）箝位电平时特别有用。分离的Vc电压输入允许设计者在不受Vcc影响而调节驱动电压时具有更多灵活性。当在Vcc大于20V的系统中驱动功率MOSFET时，通常在该输入端连接一个齐纳箝位。 （六） 参考电压

5.0V带隙参考电压在Tj=25℃时调整误差至：±2.0%，它首要的目的是为振荡器定时电容提供充电电流。参看部分具有短路保护功能并能向附加控制电路供电提供超过20mA的电流。

4.2 主电路的设计

本设计以UC3842为核心控制部件，设计一款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。

电路原理图如附录图1所示。

15

毕业论文

4.2.1 启动电路

如附录图1所示，交流电由CX1,RA+RB,LF1进行低通滤波，组成抗串模干扰电路，用于抑制正态噪声；而CY3,CY4,CY5组成EMI滤波器，作为抗共模干扰电路，用于抑制共态噪声干扰。它们的组合应用对电磁干扰有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滤波后变成400V的脉动直流电压，此电压经R1A降压后给C2充电，当C2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，R1A的工作也就基本结束，余下的任务交给反馈绕组TLB，由反馈绕组TLB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D7稳压管限定UC3842的输入电压，否则将出现UC3842被损坏的情况。 4.2.2 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。如附录图1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，R1两端的电压上升，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Q1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。因此，此电路具有短路过流、过压、欠压三重保护。 4.2.3 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5.1所示，R13A,R13B,R13C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VR5也随之升高，设定电压

16