UC3842 開關電源設計的好幫手

基于UC3842組成的DC-DC轉換器，總框架采用現成的電路，但實際應用中由于輸入電壓和工作頻率不同，重新設計了電路，參數UC3842是美國Unitrode公司生產的一種高性能單端輸出電流控制脈寬調制器芯片。

UC3842為8腳雙列直插式封裝，其內部原理框圖如圖1所示。主要由5.0V基準電壓源、用來精確地控制占空比調定的振蕩器、降壓器、電流測定比較器、PWM鎖存器、高增益E/A誤差放大器和適用于驅動功率MOSFET的大電流推挽輸出電路等構成。端1為COMP端;端2為反饋端;端3為電流測定端;端4接Rt、Ct確定鋸齒波頻率;端5接地;端6為推挽輸出端，有拉、灌電流的能力;端7為集成塊工作電源電壓端，可以工作在8～40V;端8為內部供外用的基準電壓5V，帶載能力50mA。

2.1啟動過程

首先由電源通過啟動電阻R1提供電流給電容C2充電，當C2電壓達到UC3842的啟動電壓門檻值16V時，UC3842開始工作并提供驅動脈沖，由6端輸出推動開關管工作，輸出信號為高低電壓脈沖。高電壓脈沖期間，場效應管導通，電流通過變壓器原邊，同時把能量儲存在變壓器中。根據同名端標識情況，此時變壓器各路副邊沒有能量輸出。當6腳輸出的高電平脈沖結束時，場效應管截止，根據楞次定律，變壓器原邊為維持電流不變，產生下正上負的感生電動勢，此時副邊各路二極管導通，向外提供能量。同時反饋線圈向UC3842供電。UC3842內部設有欠壓鎖定電路，其開啟和關閉閾值分別為16V和10V，如圖3所示。在開啟之前，UC3842消耗的電流在1mA以內。電源電壓接通之后，當7端電壓升至16V時UC3842開始工作，啟動正常工作后，它的消耗電流約為15mA。因為UC3842的啟動電流在1mA以內，設計時參照這些參數選取R1，所以在R1上的功耗很小。

2.2穩壓過程

從圖2中可知，當場效應管導通時，整流電壓加在變壓器T初級繞組Np上的電能變成磁能儲存在變壓器中，在場效應管導通結束時，Np繞組中電流達到最大值Ipmax，根據法拉第電磁感應定律：

式中：E——整流電壓;Lp——變壓器初級繞組電感;Ton——場效應管導通時間。

在場效應管關閉瞬間，變壓器次級繞組放電電流為最大值Ismax，若忽略各種損耗應為：

式中：n——變壓器變比，n=Np/Ns，Np、Ns為變壓器初、次級繞組匝數。

高頻變壓器在場效應管導通期間初級繞組儲存的能量與場效應管關閉期間次級繞組釋放的能量相等：

式中：Ls——變壓器次級繞組電感;Uo——輸出電壓;Toff——場效應管關閉時間。

上式說明，輸出電壓Uo與Ton成正比，與匝比n及Toff成反比。比如，由于電源電壓變化或負載變化而引起輸出電壓降低時，反饋線圈的輸出電壓則會變低，從而使2端電壓變低，則脈寬調制器會相應的增大輸出PWM波形的占空比，使大功率晶體管導通的時間變長;反之，當電源電壓變化或負載變化而引起輸出電壓升高時，則脈寬調制器會相應的減小PWM輸出脈沖波形的占空比，使大功率晶體管導通的時間變短，從而維持輸出電壓為一恒定值。

UC3842為固定工作頻率脈寬調制方式，輸出電壓或負載變化時僅調整占空比，控制場效應管的導通時間。反饋電壓輸入2腳，此腳電壓與內部2.5V基準進行比較，產生控制電壓，從而控制脈沖寬度;輸出脈沖的頻率由4腳外接定時電阻Rt及定時電容Ct決定：

Rt的單位是kΩ，Ct是μF。3腳為電感、電流傳感器端，取樣超過1V時，縮小導通脈寬使電源處在間隙工作狀態;6腳為輸出端，內部圖騰柱式，上升、下降時間僅有50ns，驅動能力為±1A;7腳為供電輸入，起振后工作電壓在10～13V之間，若低于10V電路停止工作，功耗為15mW；8腳為內部基準5V(50mA)。