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采用UC3844設計的60W開關電源線路圖
采用UC3844設計的60W開關電源線路圖
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。
當然,若VCC端電壓較小時,在R1上的壓降很小,全部供電工作都可由R1降壓后來完成。但是,通常情況下,VCC端電壓都比較大,這樣完全通過R1來提供正常工作電壓就會使R1自身功耗太大,對整個電源來說效率太低。一般來說,隨著UC3842的啟動,R1的工作也就基本結束,余下的任務交給反饋繞組,由反饋繞組產生電壓來為UC3842供電。故R1的功率不必選得很大,1W、2W就足夠了。筆者認為,雖然理論上UC3842啟動電流在1mA以內,但實際應用時,按1.6~2.0mA設計則工作比較便利。即當VCC端電壓為U伏時 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*大值Ipmax,根據法拉第電磁感應定律:
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,f的單位取kΩ,Ct取μF。3腳為電感電流傳感器端,當取樣超過1V時,縮小導**寬,使電源處于間隙工作狀態;6腳,輸出端,內部為圖騰柱式,上升、下降時間僅50ns,驅動能力為±
1A
;7腳,供電輸入,起振后工作電壓為10~13V,低于10V停止工作,功耗為15mW;8腳,內部基準5V(50mA)。
2.3過流保護原理
當負載電流超過額定值或短路時,場效應管電流增加,R9上的電壓反饋至3腳(電壓大于1V),通過內部電流放大器使導通寬度變窄,輸出電壓下降,直至使UC3842停止工作,沒有觸發脈沖輸出,使場效應管截止,達到保護功率管的目的。短路現象消失后,電源自動恢復正常工作。
2.4過壓保護原理
當因某種原因使輸出電壓過高時,由反饋繞組形成的電壓也高,從而使2腳的電壓過高,內部保護電路起動,使6腳輸出脈沖高電平時間變短,或不輸出高電平使開關管截止。
2.5開關管保護電路
由D3、R10、C1及R11、C14、D4構成,消除由變壓器漏感產生的反峰電壓,從而使開關工作電壓不至于太高而毀壞。
3、設計中的注意事項
3.1起動電路的設計
電容C2儲存的能量要能滿足電源開始正常 工作的需要,使得UC3842第7腳有穩定、充足的輸入供給。即電容C2的放電時間要大于UC3 842輸出脈沖的高電平持續時間。否則,電源將出現打嗝現象。因此,電容C2的容量和 質量的選取非常重要。筆者在實際設計過程中,C2曾用100μF鋁電解電容,經常發現 電源打嗝;測量反饋端電壓,總是太低,以至于反饋端的整流二極管都沒有工作,說明反饋 端電壓幅度不夠。原因在于C2容量不夠,不能提供足夠的能量來使UC3842充分工作,因此 ,容量*好在100μF以上。
3.2反饋繞組的設計
當UC3842啟動后,若反饋繞組不能提供足夠的UF,電路就會不停地起動 ,出現打嗝現象。另外,根據筆者的經驗,若UF大于17.5V時, 也會引起UC3842工作異常,導致輸出脈沖占空比變小,輸出電壓變低。故而反饋繞組匝數的 選取及其纏繞是非常重要的,一般可按13~15V設計,使UC3842正常工作時,7腳的電壓維持 在13V左右。
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