基于UC3842/UC3843的隔離單端反激式開關電源設計

開關電源以其高效率、小體積等優點獲得了廣泛應用。傳統的開關電源普遍采用電壓型脈寬調制(PWM)技術，而近年電流型PWM技術得到了飛速發展。相比電壓型PWM，電流型PWM具有更好的電壓調整率和負載調整率，系統的穩定性和動態特性也得以明顯改善，特別是其內在的限流能力和并聯均流能力使控制電路變得簡單可靠。

　　電流型PWM集成控制器已經產品化，極大推動了小功率開關電源的發展和應用，電流型PWM控制小功率電源已經取代電壓型PWM控制小功率電源。Unitrode公司推出的UC3842系列控制芯片是電流型PWM控制器的典型代表。

　　DC/DC轉換器

轉換器是開關電源中最重要的組成部分之一，其有5種基本類型：單端正激式、單端反激式、推挽式、半橋式和全橋式轉換器。下面重點分析隔離式單端反激轉換電路，電路結構圖如圖1所示。 　

圖1 電路結構圖

　　電路工作過程如下：當M1導通時，它在變壓器初級電感線圈中存儲能量，與變壓器次級相連的二極管VD處于反偏壓狀態，所以二極管VD截止，在變壓器次級無電流流過，即沒有能量傳遞給負載；當M1截止時，變壓器次級電感線圈中的電壓極性反轉，使VD導通，給輸出電容C充電，同時負載R上也有電流I流過。M1導通與截止的等效拓撲如圖2所示。

圖2 M1導通與截止的等效拓撲

電流型PWM 　　

　　與電壓型PWM比較，電流型PWM控制在保留了輸出電壓反饋控制外，又增加了一個電感電流反饋環節，并以此電流反饋作為PWM所必須的斜坡函數。

下面分析理想空載下電流型PWM電路的工作情況(不考慮互感)。電路如圖3所示。設V導通，則有

　　L·diL/dt = ui (1) 　　

　　iL以斜率ui/L線性增長，L為T1原邊電感。經無感電阻R1采樣Ud=R1·iL送到脈寬比較器A2與Ue比較，當Ud>Ue，A2輸出高電平，送到RS鎖存器的復位端，此時或非門的兩個輸入中必有一個高電平，經過或非門輸出低電平關斷功率開關管V。當時鐘輸出為高電平時，或非門輸出始終為低電平，封鎖PWM，這段時間由時鐘振蕩器OSC輸出脈沖寬度決定，即PWM信號的死區時間。在振蕩器輸出脈沖下降同時，或非門兩輸入均為低電平，經或非門輸出為高電平，V導通。

圖3 理想空載下電流型PWM電路

　　簡言之，PWM信號的上升沿由振蕩器下降沿決定，而PWM的下降沿由電感電流限值信號和誤差信號Ue共同決定，最大脈寬的下降沿受振蕩器上升沿控制。圖4為其工作時序圖。

圖4 工作時序圖

　　UC3842簡介 　　

　　Unitrode公司的UC3842是一種高性能固定頻率電流型控制器，包含誤差放大器、PWM比較器、PWM鎖存器、振蕩器、內部基準電源和欠壓鎖定等單元，其結構圖如圖5所示。

圖5 UC3842結構圖