采用UC3842的反激開關(guān)電源調(diào)試及仿真

1、反激電路的工作原理

開關(guān)變換器是指利用半導(dǎo)體功率器件作為開關(guān)，將一種電源形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形態(tài)的主電路。反激式開關(guān)電源是開關(guān)變換器的一種，其主電路如圖1所示。由于變壓器同名端在一側(cè)，故輸出電壓上負下正。當驅(qū)動信號為高電平時，開關(guān)管導(dǎo)通，電壓源給原邊電感充電，電感電流線性上升，直到開關(guān)管關(guān)斷時刻，原邊電流達到最大值。開關(guān)管導(dǎo)通期間，由于二極管承受反向電壓，副邊沒有電流通過。當驅(qū)動信號為低電平時，開關(guān)管關(guān)斷，副邊二極管承受正向電壓開始導(dǎo)通。

給電容充電，同時電容通過電阻放電。電容電壓為上負下正。

圖1反激電路原理圖

反激式變換器有兩種工作模式，一種為連續(xù)工作模式，一種為非連續(xù)工作模式。在下一個周期的驅(qū)動信號來臨前，變壓器副邊電感中的電流已經(jīng)降低為0，這種工作模式成為電流非連續(xù)工作模式。如果在下一個周期的驅(qū)動信號來臨前，變壓器副邊電感中的電流沒有降低為0，此種工作模式成為電流斷續(xù)模式。處于連續(xù)模式和斷續(xù)模式之間的是臨界模式，此種狀態(tài)下，當下一個周期信號來臨時，電感電流剛好減少為0.為了避免變壓器磁芯飽和，通常設(shè)計變壓器工作在非連續(xù)工作模式。

反激式變換器主要有以下特點：

（1）高頻變壓器一次繞組的同名端與二次繞組的同名端極性相反，一次繞組非同名端和開關(guān)管的驅(qū)動端共地，一次繞組的同名端接電壓源的正端。

（2）高頻變壓器相當于一個儲能電感，在開關(guān)管導(dǎo)通時變壓器儲存能量，在開關(guān)管截止時，將能量傳給二次側(cè)。

（3）可在連續(xù)模式下或非連續(xù)模式下工作。

（4）可以構(gòu)成直流輸入端的變換器，也可以構(gòu)成交流輸入的AC/DC變換器。

（5）輸出電壓低于或高于輸入電壓取決于高頻變壓器的匝數(shù)比。

（6）增加二次繞組和相關(guān)電路可以獲得多路輸出。

（7）反激式變換器一般不需要在輸出整流二極管與濾波電容之間串聯(lián)低頻濾波電感。

2、UC3842的工作原理

UC3842是一種高性能、單端輸出、頻率可調(diào)的電流型PWM調(diào)制器，最大的優(yōu)點是外接元件少、外圍線路簡易、價格低，廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品中的開關(guān)電源。

UC3842主要特點有：①振蕩器的頻率控制較精確，可微調(diào)；②電流工作模式頻率可達500KHz；③自動前饋補償功能；④閉鎖PWM，逐周電流限制；⑤內(nèi)置參考源，可欠壓鎖定；⑥大電流圖騰柱輸出，最大可達1A；⑦帶滯后的欠壓鎖定；⑧啟動、工作電流門檻較低。

UC3842內(nèi)部原理圖如圖2所示

圖2UC3842內(nèi)部原理圖

由圖示可以看出，UC3842一共有8個引腳，其各個引腳的功能分別為：

①腳是誤差放大器的輸出端，外接阻容元件用于改善誤差放大器的增益和頻率特性；

②腳是反饋電壓輸入端，此腳電壓與誤差放大器同相端的2.5V基準電壓進行比較，產(chǎn)生誤差電壓，從而控制脈沖寬度；

③腳為電流檢測輸入端，當檢測電壓超過1V時縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態(tài)；

④腳為定時端，內(nèi)部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時間常數(shù)決定，

f=1.72/（RT×CT）；

⑤腳為公共地端；

⑥腳為推挽輸出端，內(nèi)部為圖騰柱式，上升、下降時間僅為50ns驅(qū)動能力為±1A；

⑦腳是直流電源供電端，具有欠、過壓鎖定功能，芯片功耗為15mW；

⑧腳為5V基準電壓輸出端，有50mA的負載能力。UC3842內(nèi)部存在兩個控制環(huán)路，一個采樣電壓反饋給誤差放大器，跟基準電壓2.5V比較產(chǎn)生誤差放大電壓信號，一個是變壓器初級電流在采樣電阻Rs上產(chǎn)生的采樣電壓，與誤差放大器的輸出電壓比較產(chǎn)生調(diào)制PWM的脈沖信號，由于誤差信號實際控制原邊峰值電流的大小，故UC3842為電流型PWM調(diào)制器。

圖3UC3842工作時序圖

圖3是UC3842工作時的時序圖。RT、CT產(chǎn)生的充放電波形經(jīng)過振蕩器整形后變成方波信號，充電時振蕩器輸出低電平，放電時為高電平。在CT充電過程中，RS觸發(fā)器置位腳S=“0”，若采樣電阻Rs上的電壓低于輸出繞組反饋補償輸出電壓（經(jīng)過誤差放大器），使RS觸發(fā)器復(fù)位腳R=“0”，此時Q

輸出低電平“0”，UC3842輸出高電平Q1導(dǎo)通；當采樣電阻電壓高于反饋補償輸出電壓時，RS觸發(fā)器復(fù)位R=“1”，此時觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，Q

輸出高電平“1”經(jīng)過或門后，UC3842輸出低電平，Q1截止。截止后采樣電阻電壓低于輸出繞組反饋補償輸出電壓，RS觸發(fā)器復(fù)位R=“0”，此時觸發(fā)器處于輸出保持狀態(tài)，Q1仍舊截止。

當CT開始放電時，RS觸發(fā)器置位腳S=“1”，此時觸發(fā)器置位，則Q輸出低電平“0”，但是經(jīng)過或門后，或門輸出為“1”，此時Q1仍舊截止。

當下一個充電狀態(tài)開始時，RS觸發(fā)器置位腳S=“0”，R此時也為“0”，觸發(fā)器保持輸出狀態(tài)，Q

輸出低電平“0”，此時經(jīng)過或門后，Q1開始導(dǎo)通。通過以上UC3842的正常工作狀態(tài)的描述，可以看出，電流采樣電阻電壓和輸出繞組反饋電壓共同決定了Q1開關(guān)狀態(tài)。