基于UC3842/UC3843的隔離單端反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)

開關(guān)電源以其高效率、小體積等優(yōu)點(diǎn)獲得了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的開關(guān)電源普遍采用電壓型脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)，而近年電流型PWM技術(shù)得到了飛速發(fā)展。相比電壓型PWM，電流型PWM具有更好的電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性也得以明顯改善，特別是其內(nèi)在的限流能力和并聯(lián)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(jīng)產(chǎn)品化，極大推動(dòng)了小功率開關(guān)電源的發(fā)展和應(yīng)用，電流型PWM控制小功率電源已經(jīng)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(zhuǎn)換器

轉(zhuǎn)換器是開關(guān)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(zhuǎn)換器。下面重點(diǎn)分析隔離式單端反激轉(zhuǎn)換電路，電路結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。 　

圖1 電路結(jié)構(gòu)圖

　　電路工作過程如下：當(dāng)M1導(dǎo)通時(shí)，它在變壓器初級電感線圈中存儲(chǔ)能量，與變壓器次級相連的二極管VD處于反偏壓狀態(tài)，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(fù)載；當(dāng)M1截止時(shí)，變壓器次級電感線圈中的電壓極性反轉(zhuǎn)，使VD導(dǎo)通，給輸出電容C充電，同時(shí)負(fù)載R上也有電流I流過。M1導(dǎo)通與截止的等效拓?fù)淙鐖D2所示。

圖2 M1導(dǎo)通與截止的等效拓?fù)?/p>

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(gè)電感電流反饋環(huán)節(jié)，并以此電流反饋?zhàn)鳛镻WM所必須的斜坡函數(shù)。

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(shè)V導(dǎo)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(jīng)無感電阻R1采樣Ud=R1·iL送到脈寬比較器A2與Ue比較，當(dāng)Ud>Ue，A2輸出高電平，送到RS鎖存器的復(fù)位端，此時(shí)或非門的兩個(gè)輸入中必有一個(gè)高電平，經(jīng)過或非門輸出低電平關(guān)斷功率開關(guān)管V。當(dāng)時(shí)鐘輸出為高電平時(shí)，或非門輸出始終為低電平，封鎖PWM，這段時(shí)間由時(shí)鐘振蕩器OSC輸出脈沖寬度決定，即PWM信號(hào)的死區(qū)時(shí)間。在振蕩器輸出脈沖下降同時(shí)，或非門兩輸入均為低電平，經(jīng)或非門輸出為高電平，V導(dǎo)通。

圖3 理想空載下電流型PWM電路

　　簡言之，PWM信號(hào)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(hào)和誤差信號(hào)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(shí)序圖。

圖4 工作時(shí)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(nèi)部基準(zhǔn)電源和欠壓鎖定等單元，其結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

圖5 UC3842結(jié)構(gòu)圖