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电源工程师实例讲解高频开关电源电路原理图

1、PWM高频开关电源集成控制IC-UC3842工作原理

UC3842工作原理

下图为UC3842 内部框图和引脚图,UC3842 采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式,共有8 个引脚,各脚功能如下:①脚是误差放大器的输出端,外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和频率特性;②脚是反馈电压输入端,此脚电压与误差放大器同相端的2.5V 基准电压进行比较,产生误差电压,从而控制脉冲宽度;③脚为电流检测输入端, 当检测电压超过1V时缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态;④脚为定时端,内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定,f=1.8/(RT×CT);⑤脚为公共地端;⑥脚为推挽输出端,内部为图腾柱式,上升、下降时间仅为50ns 驱动能力为±1A ;⑦脚是直流电源供电端,具有欠、过压锁定功能,芯片功耗为15mW;⑧脚为5V 基准电压输出端,有50mA 的负载能力。


电源工程师实例讲解高频开关电源电路原理图


UC3842 内部原理框图


UC3842是一种性能优异、应用广泛、结构较简单的PWM高频开关电源集成控制器,由于它只有一个输出端,所以主要用于音端控制的高频开关电源。


UC3842 7脚为电压输入端,其启动电压范围为16-34V。在电源启动时,VCC﹤16V,输入电压施密物比较器输出为0,此时无基准电压产生,电路不工作;当 Vcc﹥16V时输入电压施密特比较器送出高电平到5V蕨稳压器,产生5V基准电压,此电压一方面供销内部电路工作,另一方面通过⑧脚向外部提供参考电压。一旦施密特比较器翻转为高电平(芯片开始工作以后),Vcc可以在10V-34V范围内变化而不影响电路的工作状态。当Vcc低于10V时,施密特比较器又翻转为低电平,电路停止工作。


当基准稳压源有5V基准电压输出时,基准电压检测逻辑比较器即达出高电平信号到输出电路。同时,振荡器将根据④脚外接Rt、Ct参数产生 f=/Rt.Ct的振荡信号,此信号一路直接加到图腾柱电路的输入端,另一路加到PWM脉宽市制RS触发器的置位端,RS型PWN脉宽调制器的R端接电流检测比较器输出端。R端为占空调节控制端,当R电压上升时,Q端脉冲加宽,同时⑥脚送出脉宽也加宽(占空比增多);当R端电压下降时,Q端脉冲变窄,同时 ⑥脚送出脉宽也变变窄(占空比减小)。UC3842各点时序如图所示,只有当E点为高电平时才有信号输出 ,并且a、b点全为高电平时,d点才送出高电平,c点送出低电平,否则d点送出低电平,c点送出高电平。②脚一般接输出电压取样信号,也称反馈信号。当② 脚电压上升时,①脚电压将下降,R端电压亦随之下降,于是⑥脚脉冲变窄;反之,⑥脚脉冲变宽。③脚为电流传感端,通常在功率管的源极或发射极串入一小阻值取样电阻,将流过开关管的电流转为电压,并将此电压引入境脚。当负载短路或其它原因引起功率管电流增加,并使取样电阻上的电压超过1V时,⑥脚就停止脉冲输出,这样就可以有效的保护功率管不受损坏。

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2、TOP224P构成的12V、20W开关直流稳压电源电路


由TOP224P构成的 12V、20W开关直流稳压电源电路如图所示。电路中使用两片集成电路:TOP224P型三端单片高频开关电源(IC1),PC817A型线性光耦合器 (IC2)。交流电源经过UR和Cl整流滤波后产生直流高压Ui,给高频变压器T的一次绕组供电。VDz1和VD1能将漏感产生的尖峰电压钳位到安全值, 并能衰减振铃电压。VDz1采用反向击穿电压为200V的P6KE200型瞬态电压抑制器,VDl选用1A/600V的UF4005型超快恢复二极管。二 次绕组电压通过V砬、C2、Ll和C3整流滤波,获得12V输出电压Uo。Uo值是由VDz2稳定电压Uz2、光耦中LED的正向压降UF、R1上的压降 这三者之和来设定的。改变高频变压器的匝数比和VDz2的稳压值,还可获得其他输出电压值。R2和VDz2五还为12V输出提供一个假负载,用以提高轻载 时的负载调整率。反馈绕组电压经VD3和C4整流滤波后,供给TOP224P所需偏压。由R2和VDz2来调节控制端电流,通过改变输出占空比达到稳压目 的。共模扼流圈L2能减小由一次绕组接D端的高压开关波形所产生的共模泄漏电流。C7为保护电容,用于滤掉由一次、二次绕组耦合电容引起的干扰。C6可减 小由一次绕组电流的基波与谐波所产生的差模泄漏电流。C5不仅能滤除加在控制端上的尖峰电流,而且决定自启动频率,它还与R1、R3一起对控制回路进行补偿。

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本电源主要技术指标如下:

交流输人电压范围:u=85~265V;

输入电网频率:fLl=47~440Hz;

输出电压(Io=1.67A):Uo=12V;

最大输出电流:IOM=1.67A;

连续输出功率:Po=20W(TA=25℃,或15W(TA=50℃);

电压调整率:η=78%;

输出纹波电压的最大值:±60mV;

工作温度范围:TA=0~50℃。

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