学文网【摘要】设计了一种以电流型PWM控制器UC3842芯片为核心的高频单端反激式开关稳压电源。利用可控精密稳压源TL431和一种性能优良的电流控制型脉宽调制芯片UC3842实现对电源电压的稳压输出和控制。阐述了开关电源的设计原理、各组成部分的功能及其工作过程。为了满足电源的安全性和电磁兼容性要求，采用低通滤波法抑制传导干扰，采用光耦PC817进行隔离和反馈，并在电源电路中加入了热敏电阻、压敏电阻以及过压、过流保护等保护措施。测试结果表明：该电源具有优良的稳压性、纹波小、负载调整率电压调整率高等优点。
【关键词】电流型;PWM;控制器;UC3842;电磁兼容性;传导干扰
引言
在设计开关电源时通常以PWM集成电路为核心。近年来，开关电源集成控制器将PWM控制电路、保护电路集成到一块芯片上，电路设计简单方便，可靠性高。常见的PWM控制器从控制类型划分共有两种：分别是电压控制型和电流控制型。电压型PWM控制器调节脉宽是通过反馈电压进行的，电流型PWM控制器是通过调节占空比，使电感峰值电流随误差变化而变化。电流型PWM控制器的电压调整率和负载调整率效果比电压型PWM控制器更为显著。采用电流型PWM控制器后系统的动态特性和稳定性明显改善。电流型PWM控制器内置的限流和并联均流能力使控制电路更加简单且可靠性高。目前，电流型PWM集成控制器已经产品化，在小功率电源方面取代了电压型PWM控制器。
1.UC3842 PWM芯片简介
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=1.72/（RT×CT）;
⑤脚为公共地端;
⑥脚为推挽输出端，内部为***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。
2.开关稳压电源的设计与工作原理
2.1 开关稳压电源组成框***
开关稳压电源基本组成原理框***如***1所示。
***1 开关稳压电源基本组成原理框***
2.2 开关稳压电路设计
电源电路主要由整流滤波电路、低通滤波电路、反馈电路、脉宽调制电路、保护电路等几部分组成。***2所示为以UC3842为核心的开关电源电路的原理***。输入为220V交流电，经整流滤波电路后，给变压器输入端一个约300V的直流电压，经UC3842芯片后得到稳定的输出。
2.3 开关稳压电源工作原理
2.3.1 UC3842芯片的启动过程
首先，由电源通过启动电阻R2给电容C1充电，当C1两端电压达16V时，达到了脉宽调制芯片UC3842的启动电压门槛值，此时芯片UC3842开始工作并提供驱动脉冲，芯片6脚输出信号为高低电压脉冲，高电压脉冲时场效应管VT1导通，电流流经变压器原边，把能量储存在变压器中。此时变压器各路副边没有能量输出。当6脚的高电压脉冲结束时，VT1截止。由楞次定律可知，变压器为了使电流不发生变化，产生与原电压相反的感应电势，此时变压器副边各路二极管导通，向外提供能量，同时反馈线圈向UC3842供电。UC3842内部设有欠压锁定电路，其工作的电压范围在10V到16V。UC3842在开启之前消耗的电流在1mA以内。电源电压接通以后，当7脚电压上升到16V时UC3842开始工作，正常工作时消耗电流为15mA。设计时参照UC3842的启动电流这些参数选取R2。一般情况下，随着UC3842的启动结束，R2的作用也基本完成，余下的工作由反馈绕组完成，UC3842的供电来自反馈绕组产生的电压。
***2 新型开关稳压电源设计原理***
2.3.2 开关脉冲生成C5和R8的大小决定振荡频率
R5为电流采样电阻，反映输入电压的变化。由恒频时钟脉冲置位UC3842的锁存器，以驱动VT1导通。当VT1导通时，R5上的电流逐渐增大压降随之增加，通过R9将电压反馈到芯片UC3842的3脚，将该电压与电流比较器的另一端进行比较，当压降值达到一定时，电流取样比较器翻转，锁存器复位，VT1截止。VT1导通时，电流流过变压器原边，把能量存在变压器中。此时，变压器副边没有能量输出;当VT1截止时，副边各级二极管导通，向外提供能量。因此VT1的导通和截止使得变压器副边耦合输出为开/关电压。
2.3.3 占空比调节
变压器输出通过可控精密稳压源TL431和光耦PC817以电压反馈的形式反馈到UC3842的2脚，当变压器副绕组电压增大时，加在可控精密稳压源TL431上的参考电压升高，通过光耦PC817中发光二极管的电流增大，光电三极管上的电流也相应增大，UC3842的反馈端电压随之增大，输出端的脉冲信号占空比降低，VT1通时间变短，输出电压降低。输出绕组电压降低时的情况与上述过程相反。可见，通过输出端的电压反馈和输入端的电流反馈，使输出绕组的电压输出稳定在要求值。
3.结论
在设计中将电流控制型脉宽调制芯片UC3842的控制功能充分的利用到高频单端反激式开关稳压电源中，实现了对输出电压的负反馈调节及各种保护机制。实验结果表明，所设计的电源结构简单、稳压性高、纹波小、电压调整率和负载调整率高。另外，在大功率输出时，需要增加功率因数校正PFC模块。该电源可应用于电动车、视听、应急照明等设备中。
参考文献
[1]刘顺利.现代高频开关电源实用技术[M].北京：电子工业出版社，2001.
[2]薛永毅，王淑英，何希才.新型电源电路应用举例[M].北京电子工业出版社，2001：167-173.
作者简介：栾***（1982―），男，河北遵化人，神华乌海能源责任公司西来峰煤化工分公司甲醇厂电气助理工程师。
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