具有過(guò)載和短路保護(hù)的車(chē)載開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)技術(shù)方案

1、具有過(guò)載和短路保護(hù)的車(chē)載開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)方案1、UC3842的典型應(yīng)用UC3842是高性能的單端輸出式電流控制型脈寬調(diào)制（PWM芯片，其典型應(yīng)用電路如圖1所示。圖心卸2典型碉瞽卅gm z2、過(guò)載保護(hù)原理分析當(dāng)出現(xiàn)輸出短路時(shí)，輸出電壓會(huì)下降，同時(shí)為UC3842供電的反饋繞組也會(huì)出現(xiàn)輸出電壓下降。當(dāng)輸入電壓低于10V時(shí)，UC3842停止工作，開(kāi)關(guān)管截止。短路現(xiàn)象消失后，電源重新啟動(dòng)，自動(dòng)恢復(fù) 正常工作。但由于在高頻關(guān)斷的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)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(huì)降到足夠低， 過(guò)載 保護(hù)電路并不總能有效的響應(yīng)所出現(xiàn)的過(guò)載情況， 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能會(huì)產(chǎn)生不良的影響，

2、存在著一定的安全隱患3、過(guò)流保護(hù)原理分析當(dāng)電流取樣端3腳上的電壓值超過(guò)電流檢測(cè)比較器負(fù)端的電 壓時(shí)，可以使脈寬調(diào)制鎖存器輸入復(fù)位信號(hào)，開(kāi)關(guān)管于是被關(guān)閉。這 樣峰值檢測(cè)電路限制輸出的最大電流，起到了一定的保護(hù)作用。但是隨著開(kāi)關(guān)頻率的升高，可能會(huì)出現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源處于連續(xù)模式 下，也就是每個(gè)開(kāi)關(guān)周期的初級(jí)電感電流是從一定的幅度開(kāi)始增長(zhǎng)， 這樣會(huì)產(chǎn)生分諧波振蕩。這種不穩(wěn)定性和穩(wěn)壓器的閉環(huán)特性無(wú)關(guān)， 它 是由固定頻率和峰值電流取樣同時(shí)工作引起的。 圖2說(shuō)明了這樣的現(xiàn) 象。圖 2 補(bǔ)償刖的電流di.：:; p.cjij. l :：'如圖2所示，在tO時(shí)刻，開(kāi)關(guān)管被導(dǎo)通，這時(shí)初級(jí)線圈電流 以斜率ml上升

3、，該斜率是輸入電壓和電感的函數(shù)。在 t1時(shí)刻，電流 取樣輸入到達(dá)了電流檢測(cè)比較器的門(mén)限， 將導(dǎo)致開(kāi)關(guān)管關(guān)閉，電流以 斜率m2衰減，直到下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期的到來(lái)。如果有一個(gè)擾動(dòng)加在電 流檢測(cè)比較器的門(mén)限電壓上，產(chǎn)生了一個(gè)小的 I （如圖2中虛線所示），就會(huì)發(fā)生不穩(wěn)定的現(xiàn)象。在一個(gè)固定的振蕩周期內(nèi)，電流衰減 時(shí)間減少，最小電流在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)刻（t 2 ）上升了 I+m 2/m 1 最小電流在下一個(gè)周期（t 3）減小到（ I+m 2/m 1）（m 2/m 1）C2獵Ml亦* MT圖3開(kāi)關(guān)電源瘵理框圖www. d i mg oil- cam? I*Lql-FV R "和圳W1?11 1丨雌5:!

4、luta每一個(gè)后續(xù)的開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，該擾動(dòng)都會(huì)與（m 2/m 1）相乘， 在幾個(gè)開(kāi)關(guān)周期交替增加和減小初級(jí)線圈電流， 也許若干個(gè)開(kāi)關(guān)周期 后電流會(huì)減小到零，使這個(gè)過(guò)程重新開(kāi)始。如果 m 2/m 1大于1,系 統(tǒng)將不穩(wěn)定。4、保護(hù)電路的改進(jìn)如圖3所示，本設(shè)計(jì)針對(duì)UC3842典型應(yīng)用電路的過(guò)流、過(guò)載 保護(hù)電路做出以下改進(jìn)。在反饋繞組的整流二極管回路串一個(gè)電阻，它和電容C2組成RC濾波網(wǎng)絡(luò)，對(duì)開(kāi)關(guān)管開(kāi)通瞬間時(shí)的尖峰電壓起到了濾除的作用。 這樣，由于尖峰電壓的減少，當(dāng)短路現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，反饋繞組輸出的電 壓會(huì)有效的降低，UC3842會(huì)停止工作直到短路現(xiàn)象解除。對(duì)過(guò)流保護(hù)電路進(jìn)行斜率補(bǔ)償。補(bǔ)償斜率從 RT CT

5、振蕩器產(chǎn) 生，加到電壓反饋端，以提高誤差放大器輸出的斜率補(bǔ)償。如圖3所示，誤差放大器的輸出是具有 m3斜率的斜坡，經(jīng)過(guò)兩個(gè)二極管后被 電阻分壓，然后輸入到電流檢測(cè)比較器的負(fù)端作為過(guò)流保護(hù)電路的控 制電壓。這樣通過(guò)電流檢測(cè)比較器和脈寬調(diào)制鎖存器的配置保證了在 任何一個(gè)振蕩器周期中只有一個(gè)單脈沖出現(xiàn)在輸出端。當(dāng)出現(xiàn)過(guò)載或者輸出電壓取樣丟失等異常工作情況，內(nèi)部比較門(mén)限會(huì)被限定在IV，而不會(huì)出現(xiàn)電路失調(diào)的情況。圖4顯示了通過(guò)在控制電壓上增加一個(gè)與脈寬調(diào)制時(shí)鐘同步 的人為的斜坡，可以在后續(xù)的開(kāi)關(guān)周期有效的抑制由于【擾動(dòng)而引起的不穩(wěn)定。該補(bǔ)償斜坡的斜率（m 3）必須等于或者大于 m 2/2才 具有穩(wěn)定性。

6、通過(guò)m3斜率的補(bǔ)償，初級(jí)線圈電流會(huì)被控制電壓所抑 制，緊跟控制電壓的幅度。3(135h4bIS*出咆示匚U.3 | n.a!2.0】瓷2IX 4為2孰観吳化時(shí)+幡出申1的實(shí)期個(gè)協(xié)犠電iftlv g >10|50IDO300500輸岀v、H 1 L2 2熄0124一 口n. &圖4斜率補(bǔ)償后的電流波冊(cè)www. diargon, com實(shí)驗(yàn)結(jié)果表1為輸入電壓在30 50V波動(dòng)時(shí)，輸出電壓的波動(dòng)情況，表 2是負(fù)載電流在10500mA變化時(shí)，輸出電壓的波動(dòng)情況。由表 1的 數(shù)據(jù)可得到電壓調(diào)整率S v<0.3%。由表2的數(shù)據(jù)可得到輸出電阻 R o<0.4 Qo本文所提出的是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定的單端反激式結(jié)構(gòu)開(kāi)