車載電源系統開關電源的設計

目前世界各國正在研究48VDC汽車用電源系統，歐共體計劃從2008年開始采用48VDC電源系統。如何在48VDC電源系統下兼容12VDC電子設備成為了一個課題。通過線性穩壓電源實現48VDC/12VDC的轉換會產生很大的功率損耗，缺點明顯。

本文提出了一種具有過載和短路保護的車載電源系統的開關電源設計方案。該方案采用單端反激式結構實現48VDC/12VDC的轉換，輸出電壓穩定，波紋小，不間斷，性能可靠且電源損耗小。

UC3842的保護電路設計

1 UC3842的典型應用

UC3842是高性能的單端輸出式電流控制型脈寬調制（PWM）芯片，其典型應用電路如圖1所示。

圖1 UC3842典型應用電路

2 過載保護原理分析

當出現輸出短路時，輸出電壓會下降，同時為UC3842供電的反饋繞組也會出現輸出電壓下降。當輸入電壓低于10V時，UC3842停止工作，開關管截止。短路現象消失后，電源重新啟動，自動恢復正常工作。但由于在高頻關斷的時候會出現很高的尖峰電壓，即使占空比很小的情況下，電路中7腳的輸入電壓也可能不會降到足夠低，過載保護電路并不總能有效的響應所出現的過載情況，對整個系統的性能會產生不良的影響，存在著一定的安全隱患。

3 過流保護原理分析

當電流取樣端3腳上的電壓值超過電流檢測比較器負端的電壓時，可以使脈寬調制鎖存器輸入復位信號，開關管于是被關閉。這樣峰值檢測電路限制輸出的最大電流，起到了一定的保護作用。

但是隨著開關頻率的升高，可能會出現開關電源處于連續模式下，也就是每個開關周期的初級電感電流是從一定的幅度開始增長，這樣會產生分諧波振蕩。這種不穩定性和穩壓器的閉環特性無關，它是由固定頻率和峰值電流取樣同時工作引起的。圖2說明了這樣的現象。

圖2 補償前的電流波形

如圖2所示，在t0時刻，開關管被導通，這時初級線圈電流以斜率m1上升，該斜率是輸入電壓和電感的函數。在t1時刻，電流取樣輸入到達了電流檢測比較器的門限，將導致開關管關閉，電流以斜率m2衰減，直到下一個開關周期的到來。如果有一個擾動加在電流檢測比較器的門限電壓上，產生了一個小的△I（如圖2中虛線所示），就會發生不穩定的現象。在一個固定的振蕩周期內，電流衰減時間減少，最小電流在開關管導通時刻（t ₂）上升了△I+m ₂/m ₁。最小電流在下一個周期（t ₃）減小到（△I+m ₂/m ₁）