UC3842-中文資料-電路匯總

1UC3842內(nèi)部工作原理簡介

圖1示出了UC3842內(nèi)部框圖和引腳圖，UC3842采用固定工作頻率脈沖寬度可控調(diào)制方式，共有8個引腳，各腳功能如下：①腳是誤差放大器的輸出端，外接阻容元件用于改善誤差放大器的增益和頻率特性；②腳是反應(yīng)電壓輸入端，此腳電壓與誤差放大器同相端的2.5V基準電壓進行比擬，產(chǎn)生誤差電壓，從而控制脈沖寬度；③腳為電流檢測輸入端，當檢測電壓超過1V時縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態(tài)；④腳為定時端，內(nèi)部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時間常數(shù)決定，f=1.8/(RT×CT)；⑤腳為公共地端；⑥腳為推挽輸出端，內(nèi)部為圖騰柱式，上升、下降時間僅為50ns驅(qū)動能力為±1A；⑦腳是直流電源供電端，具有欠、過壓鎖定功能，芯片功耗為15mW；⑧腳為5V基準電壓輸出端，有50mA的負載能力。圖1UC3842內(nèi)部原理框圖2UC3842組成的開關(guān)電源電路

圖2是由UC3842構(gòu)成的開關(guān)電源電路，220V市電由C1、L1濾除電磁干擾，負溫度系數(shù)的熱敏電阻Rt1限流，再經(jīng)VC整流、C2濾波，電阻R1、電位器RP1降壓后加到UC3842的供電端〔⑦腳〕，為UC3842提供啟動電壓，電路啟動后變壓器的付繞組③④的整流濾波電壓一方面為UC3842提供正常工作電壓，另一方面經(jīng)R3、R4分壓加到誤差放大器的反相輸入端②腳，為UC3842提供負反應(yīng)電壓，其規(guī)律是此腳電壓越高驅(qū)動脈沖的占空比越小，以此穩(wěn)定輸出電壓。④腳和⑧腳外接的R6、C8決定了振蕩頻率，其振蕩頻率的最大值可達500KHz。R5、C6用于改善增益和頻率特性。⑥腳輸出的方波信號經(jīng)R7、R8分壓后驅(qū)動MOSFEF功率管，變壓器原邊繞組①②的能量傳遞到付邊各繞組，經(jīng)整流濾波后輸出各數(shù)值不同的直流電壓供負載使用。電阻R10用于電流檢測，經(jīng)R9、C9濾濾后送入UC3842的③腳形成電流反應(yīng)環(huán).所以由UC3842構(gòu)成的電源是雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，電壓穩(wěn)定度非常高，當UC3842的③腳電壓高于1V時振蕩器停振，保護功率管不至于過流而損壞。電路上電時，外接的啟動電路通過引腳7提供芯片需要的啟動電壓。在啟動電源的作用下，芯片開始工作，脈沖寬度調(diào)制電路產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)6腳輸出驅(qū)動外接的開關(guān)功率管工作。功率管工作產(chǎn)生的信號經(jīng)取樣電路轉(zhuǎn)換為低壓直流信號反應(yīng)到3腳，維護系統(tǒng)的正常工作。電路正常工作后，取樣電路反應(yīng)的低壓直流信號經(jīng)2腳送到內(nèi)部的誤差比擬放大器，與內(nèi)部的基準電壓進行比擬，產(chǎn)生的誤差信號送到脈寬調(diào)制電路，完成脈沖寬度的調(diào)制，從而到達穩(wěn)定輸出電壓的目的。如果輸出電壓由于某種原因變高，那么2腳的取樣電壓也變高，脈寬調(diào)制電路會使輸出脈沖的寬度變窄，那么開關(guān)功率管的導(dǎo)通時間變短，輸出電壓變低，從而使輸出電壓穩(wěn)定，反之亦然。鋸齒波振蕩電路產(chǎn)生周期性的鋸齒波，其周期取決于4腳外接的RC網(wǎng)絡(luò)。所產(chǎn)生的鋸齒波送到脈沖寬度調(diào)制器，作為其工作周期，脈寬調(diào)制器輸出的脈沖周期不變，而脈沖寬度那么隨反應(yīng)電壓的大小而變化。

3電路的調(diào)試

此電路的調(diào)試需要注意：一是調(diào)節(jié)電位器RP1使電路起振，起振電流在1mA左右；二是起振后變壓器③④繞組提供的直流電壓應(yīng)能使電路正常工作，此電壓的范圍大約為11～17V之間；三是根據(jù)輸出電壓的數(shù)值大小來改變R4，以確定其反應(yīng)量的大??；四是根據(jù)保護要求來確定檢測電阻R10的大小，通常R10是2W、1Ω以下的電阻。圖2UC3842構(gòu)成的開關(guān)電源UC3842開關(guān)電源保護的幾個技巧用UC3842做的開關(guān)電源的典型電路見圖1。過載和短路保護，一般是通過在開關(guān)管的源極串一個電阻〔R4〕，把電流信號送到3842的第3腳來實現(xiàn)保護。當電源過載時，3842保護動作，使占空比減小，輸出電壓降低，3842的供電電壓Vaux也跟著降低，當?shù)偷?842不能工作時，整個電路關(guān)閉，然后靠R1、R2開始下一次啟動過程。這被稱為“打嗝〞式〔hiccup〕保護。在這種保護狀態(tài)下，電源只工作幾個開關(guān)周期，然后進入很長時間〔幾百ms到幾s〕的啟動過程，平均功率很低，即使長時間輸出短路也不會導(dǎo)致電源的損壞。由于漏感等原因，有的開關(guān)電源在每個開關(guān)周期有很大的開關(guān)尖峰，即使在占空比很小時，輔助電壓Vaux也不能降到足夠低，所以一般在輔助電源的整流二極管上串一個電阻〔R3〕，它和C1形成RC濾波，濾掉開通瞬間的尖峰。仔細調(diào)整這個電阻的數(shù)值，一般都可以到達滿意的保護。使用這個電路，必須注意選取比擬低的輔助電壓Vaux，對3842一般為13～15V，使電路容易保護。圖2、3、4是常見的電路。圖2采取拉低第1腳的方法關(guān)閉電源。圖3采用斷開振蕩回路的方法。圖4采取抬高第2腳，進而使第1腳降低的方法。在這3個電路里R3電阻即使不要，仍能很好保護。注意電路中C4的作用，電源正常啟動，光耦是不通的，因此靠C4來使保護電路延遲一段時間動作。在過載或短路保護時，它也起延時保護的左右。在燈泡、馬達等啟動電流大的場合，C4的取值也要大一點。圖1是使用最廣泛的電路，然而它的保護電路仍有幾個問題：1.在批量生產(chǎn)時，由于元器件的差異，總會有一些電源不能很好保護，這時需要個別調(diào)整R3的數(shù)值，給生產(chǎn)造成麻煩；

2.在輸出電壓較低時，如3.3V、5V，由于輸出電流大，過載時輸出電壓下降不大，也很難調(diào)整R3到一個理想的數(shù)值；

3.在正激應(yīng)用時，輔助電壓Vaux雖然也跟隨輸出變化，但跟輸入電壓HV的關(guān)系更大，也很難調(diào)整R3到一個理想的數(shù)值。

這時如果采用輔助電路來實現(xiàn)保護關(guān)斷，會到達更好的效果。輔助關(guān)斷電路的實現(xiàn)原理：在過載或短路時，輸出電壓降低，電壓反應(yīng)的光耦不再導(dǎo)通，輔助關(guān)斷電路當檢測到光耦不再導(dǎo)通時，延遲一段時間就動作，關(guān)閉電源。UC3842應(yīng)用于電壓反應(yīng)電路中的探討通常，PWM型開關(guān)電源把輸出電壓的采樣作為PWM控制器的反應(yīng)電壓，該反應(yīng)電壓經(jīng)PWM控制器內(nèi)部的誤差放大器后，調(diào)整開關(guān)信號的占空比以實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。但不同的電壓反應(yīng)電路，其輸出電壓的穩(wěn)定精度是不同的。1概述本文首先對電流型脈寬控制器UC3842〔內(nèi)部電路圖如圖1所示〕常用的三種穩(wěn)定輸出電壓電路作了介紹，分析其各自的優(yōu)缺點，在此根底上設(shè)計了一種新的電壓反應(yīng)電路，實驗證明這種新的電路具有很好的穩(wěn)壓效果。2UC3842常用的電壓反應(yīng)電路2.1輸出電壓直接分壓作為誤差放大器的輸入如圖2所示，輸出電壓Vo經(jīng)R2及R4分壓后作為采樣信號，輸入UC3842腳2〔誤差放大器的反向輸入端〕。誤差放大器的正向輸入端接UC3842內(nèi)部的2.5V的基準電壓。當采樣電壓小于2.5V時，誤差放大器正向和反向輸出端之間的電壓差經(jīng)放大器放大后，調(diào)節(jié)輸出電壓，使得UC3842的輸出信號的占空比變大，輸出電壓上升，最終使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定的電壓值。R3與C1并聯(lián)構(gòu)成電流型反應(yīng)。這種電路的優(yōu)點是采樣電路簡單，缺點是輸入電壓和輸出電壓必須共地，不能做到電氣隔離。勢必引起電源布線的困難，而且電源工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，容易引起電磁干擾，必然帶來電路設(shè)計的困難，所以這種方法很少使用。2.2輔助電源輸出電壓分壓作為誤差放大器的輸入如圖3所示，當輸出電壓升高時，單端反激式變壓器T的輔助繞組上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓也升高，該電壓經(jīng)過D2，D3，C15，C14，C13和R15組成的整流、濾波和穩(wěn)壓網(wǎng)絡(luò)后得到一直流電壓，給UC3842供電。同時該電壓經(jīng)R2及R4分壓后作為采樣電壓，送入UC3842的腳2，在與基準電壓比擬后，經(jīng)誤差放大器放大，使腳6輸出脈沖的占空比變小，輸出電壓下降，到達穩(wěn)壓的目的。同樣，當輸出電壓降低時，使腳6輸出脈沖的占空比變大，輸出電壓上升，最終使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定的值。這種電路的優(yōu)點是采樣電路簡單，副邊繞組、原邊繞組和輔助繞組之間沒有任何的電氣通路，容易布線。缺點是并非從副邊繞組直接得到采樣電壓，穩(wěn)壓效果不好，實驗中發(fā)現(xiàn)，當電源的負載變化較大時，根本上不能實現(xiàn)穩(wěn)壓。該電路適用于針對某種固定負載的情況。2.3采用線性光耦改變誤差放大器的輸入誤差電壓如圖4所示，該開關(guān)電源的電壓采樣電路有兩路：一是輔助繞組的電壓經(jīng)D1，D2，C1，C2，C3，R9組成的整流、濾波和穩(wěn)壓后得到16V的直流電壓給UC3842供電，另外，該電壓經(jīng)R2及R4分壓后得到一采樣電壓，該路采樣電壓主要反映了直流母線電壓的變化；另一路是光電耦合器、三端可調(diào)穩(wěn)壓管Z和R4，R5，R6，R7，R8組成的電壓采樣電路，該路電壓反映了輸出電壓的變化；當輸出電壓升高時，經(jīng)電阻R7及R8分壓后輸入Z的參考電壓也升高，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值升高，流過光耦中發(fā)光二極管的電流減小，流過光耦中的光電三極管的電流也相應(yīng)的減小，誤差放大器的輸入反應(yīng)電壓降低，導(dǎo)致UC3842腳6輸出驅(qū)動信號的占空比變小，于是輸出電壓下降，到達穩(wěn)壓的目的。該電路因為采用了光電耦合器，實現(xiàn)了輸出和輸入的隔離，弱電和強電的隔離，減少了電磁干擾，抗干擾能力較強，而且是對輸出電壓采樣，有很好的穩(wěn)壓性能。缺點是外接元器件增多，增加了布線的困難，增加了電源的本錢。3線性光耦改變誤差放大器增益電壓反應(yīng)電路及實驗結(jié)果3.1采用線性光耦改變誤差放大器的增益如圖5所示，該電壓采樣及反應(yīng)電路由R2，R5，R6，R7，R8，C1，光電耦合器、三端可調(diào)穩(wěn)壓管Z組成。當輸出電壓升高時，輸出電壓經(jīng)R7及R8分壓得到的采樣電壓〔即Z的參考電壓〕也升高，Z的穩(wěn)壓值也升高，流過光耦中發(fā)光二極管中的電流減小，導(dǎo)致流過光電三極管中的電流減小，相當于C1并聯(lián)的可變電阻的阻值變大〔該等效電阻的阻值受流過發(fā)光二極管電流的控制〕，誤差放大器的增益變大，導(dǎo)致UC3842腳6輸出驅(qū)動信號的占空比變小，輸出電壓下降，到達穩(wěn)壓的目的。當輸出電壓降低時，誤差放大器的增益變小，輸出的開關(guān)信號占空比變大，最終使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定的值。因為，UC3842的電壓反應(yīng)輸入端腳2接地，所以，誤差放大器的輸入誤差總是固定的，改變的是誤差放大器的增益〔可將線性光耦中的光電三極管視為一可變電阻〕，其等效電路圖如圖6所示。該電路通過調(diào)節(jié)誤差放大器的增益而不是調(diào)節(jié)誤差放大器的輸入誤差來改變誤差放大器的輸出，從而改變開關(guān)信號的占空比。這種拓撲結(jié)構(gòu)不僅外接元器件較少，而且在電壓采樣電路中采用了三端可調(diào)穩(wěn)壓管，使得輸出電壓在負載發(fā)生較大的變化時，輸出電壓根本上沒有變化。實驗證明與上述三種反應(yīng)電路相比，該電路具有很好的穩(wěn)壓效果。3.2實驗結(jié)果將這種新的采用線性光耦改變誤差放大器增益的電壓反應(yīng)電路，用于一48V/12V的單端反激式DC/DC開關(guān)電源〔最大輸出電流5A〕，顯示該電源輸出電壓穩(wěn)定，帶負載能力強。圖7(a)－(h)分別給出了當負載為100Ω，25Ω，10Ω，3Ω時的輸出電壓和驅(qū)動波形，從波形可以看出，當負載電流逐漸增大時，驅(qū)動信號的占空比相應(yīng)增大，但輸出電壓始終穩(wěn)定在12.16V。4結(jié)語在單端隔離式PWM型電源中，電流型脈寬調(diào)制器UC3842有著廣闊的應(yīng)用范圍，本文在分析了三種常用的電壓反應(yīng)電路的根底上，設(shè)計了一種新的采用線性光耦改變UC3842誤差放大器增益的電壓反應(yīng)電路。實驗證明，新的電壓反應(yīng)電路使得穩(wěn)壓精度高，負載適應(yīng)性強。簡單介紹一下uc3842好壞的判斷方法:在更換完外圍損壞的元器件后,先不裝開關(guān)管,加電測uc3842的7腳電壓,假設(shè)電壓在10-17V間波動,其余各腳也分別有波動的電壓,那么說明電路已起振,uc3842根本正常;假設(shè)7腳電壓低,其余管腳無電壓或不波動,那么uc3842已損壞．上電測試輸出,假設(shè)有輸出電平那么說明管子正常,測試6腳與5腳電阻,如果非常小說明管子損壞.

在uc3842的7、5腳間外加+17V左右的直流電壓,假設(shè)測8腳有+5V電壓,1、2、4、6腳也有不同的電壓,那么uc3842根本正常,工作電流小,自身不易損壞．它損壞的最常見原因是電源開關(guān)管短路后,高電壓從G極加到其6腳而致使其燒毀．一款用UC3842設(shè)計的電動車充電器工作原理分析〔附圖〕：UC3842工作原理：

該電路的電源局部使用單端式脈寬調(diào)制型開關(guān)電源，脈寬調(diào)制IC使用的是UC3842。UC3842是一種電流型脈寬控制器，它可以直接驅(qū)動MOS管、IGBT等，適合于制作單端電路。

220V整流濾波后的約300V直流電壓經(jīng)電阻R1降壓后加到UC3842的供電端〔7端〕，為UC3842提供啟動電壓，UC3842內(nèi)部設(shè)有欠壓鎖定電路，其開啟和關(guān)閉閾值分別為16V和10V。在開啟之前，UC3842消耗的電流在1mA以內(nèi)。啟動正常工作后，它的消耗電流約為15mA。反應(yīng)繞組為其提供維持正常工作電壓。由于漏感等原因，開關(guān)電源在每個開關(guān)周期有很大的開關(guān)尖峰，即使在占空比很小時，輔助電壓也不能降到足夠低，所以輔助電源的整流二極管上串一個電阻〔R3〕，它和C9形成RC濾波，濾掉開通瞬間的尖峰。接在4腳的R5、C6決定了開關(guān)電源的工作頻率。計算公式為：Fosc(kHz)=1.72/(RT(k)×CT(uf))，此電路的工作頻率為40KHz。

過載和短路保護，通過在開關(guān)管的源極串一個電阻〔R12〕，把電流信號經(jīng)R10、R11送到3842的第3腳來實現(xiàn)保護。當電源過載時，3842保護動作，使占空比減小，輸出電壓降低，3842的供電電壓也跟著降低，當?shù)偷?842不能工作時，整個電路關(guān)閉，然后靠R1開始下一次啟動過程。在這種保護狀態(tài)下，電源只工作幾個開關(guān)周期，然后進入很長時間〔約

500ms〕的啟動過程，平均功率很低，即使長時間輸出短路也不會導(dǎo)致電源的損壞。

穩(wěn)壓過程：

UC3842的2腳是電壓檢測端。輸出電壓經(jīng)R18、R19、W1分壓為U4〔TL431〕參考端〔1腳〕提供參考電壓。TL431是一個有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準源。內(nèi)部含有一個2.5V的基準電壓，所以當在參考端引入輸出反應(yīng)時，器件可以通過從陰極〔3腳〕到陽極〔2腳〕很寬范圍的分流，控制輸出電壓。假設(shè)輸出電壓增大，反應(yīng)量增大，TL431的分流也就增加。線性光耦〔U2〕的發(fā)光二極管亮度增加，輸出電阻減小。UC3842的2腳電壓升高，驅(qū)動脈寬減小。最終使電壓穩(wěn)定下來。

充電過程：

當BATT＋、BATT－接上畜電池時，畜電池正端經(jīng)R13、D10使K1吸合。充電回路閉合，畜電池開始充電。當畜電池接反時，由于D10反向截止，K1不會吸合，充電回路處于斷開狀態(tài)。不會燒壞R14、D7、D8、C11等元件。

剛充電時，畜電池電壓很低，充電電流會很大。R14兩端的壓降大于U3A的2腳R23、R24的分壓電壓，U3A輸出高電平，D13〔紅色，充電指示燈〕亮。當充電電流到達1.8A時，R14兩端的壓降等于U5A的3腳R30、R31的分壓電壓，U5A開始起控。只要輸出電流有一點增加，U5A的1腳隨即輸出低電平，U2的1、2腳電流增加，4、5腳電阻減小，U1的2腳電壓升高，輸出電壓下降，最終使電流恒定在1.8A。

隨著充電時間的增加，畜電池的電壓也漸漸上升，當充電電壓到達最高充電電壓〔44V〕時。U4的參考端電壓將到達2.5V，U4開始起控，使電壓穩(wěn)定下來。調(diào)節(jié)W1可以微調(diào)電壓值。此時電流不再恒定，而是漸漸減小。U5A也不再起控，一直處于高電平輸出狀態(tài)，由于D17的反向截止，不會影響輸出電壓。

當充電電流小于0.4A時,R14兩端的壓降小于U3A的2腳R23、R24的分壓電壓，U3A輸出低電平，D13滅。此時U3B的5腳電壓高于6腳電壓，7腳輸出高電平，D14〔綠色，電源/浮充指示燈〕亮，表示已充滿，進入浮充狀態(tài)。同時經(jīng)R27限流，D15穩(wěn)壓，通過R28、D9、W2使U4的參考端電壓增加，從而使最大充電電壓降為浮充電壓。調(diào)節(jié)W2可微調(diào)浮充電壓。UC3842的開關(guān)電源保護電路的改良UC3842的典型應(yīng)用電路如圖l所示。該電路主要由橋式整流電路，高頻變壓器，MOS功率管以及電流型脈寬調(diào)制芯片UC3842構(gòu)成。其工作原理為：220V的交流電經(jīng)過橋式整流濾波電路后，得到大約+300V的直流高壓，這一直流電壓被M0S功率管斬波并通過高頻變壓器降壓，變成頻率為幾十kHz的矩形波電壓，再經(jīng)過輸出整流濾波，就得到了穩(wěn)定的直流輸出電壓。其中高頻變壓器的自饋線圈N2中感應(yīng)的電壓，經(jīng)D2整流后所得到的直流電壓被反應(yīng)到UC3842內(nèi)部的誤差放大器并和基準電壓比擬得到誤差電壓Vr，同時在取樣電阻R11上建立的直流電壓也被反應(yīng)到UC3842電流測定比擬器的同柑輸入端，這個檢測電壓和誤差電壓Vt相比擬，產(chǎn)生脈沖寬度可調(diào)的驅(qū)動信號，用來控制開關(guān)功率管的導(dǎo)通和關(guān)斷時間，以決定高頻變壓器的通斷狀態(tài)，從而到達輸出穩(wěn)壓的目的。圖l中，R5用來限制C8產(chǎn)生的充電峰值電流。考慮到Vi及Vref上的噪聲電壓也會影響輸出的脈沖寬度，因此，在UC3842的腳7和腳8上分別接有消噪電容C4和C2。R7是MOS功率管的柵極限流電阻。另外，在UC3842的輸入端與地之間，還有34V的穩(wěn)壓管，一旦輸入端出現(xiàn)高壓，該穩(wěn)壓管就被反向擊穿，將Vi鉗位于34V，保護芯片不致壞。2UC3842保護電路的缺陷

2.l過載保護的缺陷

當電源過載或輸出短路時，UC3842的保護電路動作，使輸出脈沖的占空比減小，輸出電壓降低，UC3842的供電電壓也跟著降低，當?shù)偷経C3842不能工作時，整個電路關(guān)閉，然后通過R6扦始下一次啟動過程。這種保護被稱為“打嗝〞式(hiccup)保護。在這種保護狀態(tài)下，電源只工作幾個開關(guān)周期，然后進入很長時間(幾百ms到幾s)的啟動過程，因此，它的平均功率很低。但是，由于變壓器存在漏感等原因，有的開關(guān)電源在每個開關(guān)周期都有很高的開關(guān)尖峰電壓，即使在占空比很小的情況下，輔助供電電壓也不能降到足夠低，所以不能實現(xiàn)理想的保護功能。2.2電路穩(wěn)定性的缺陷

在圖l所示的電路中，當電源的占空比大于50％，或變壓器工作在連續(xù)電流條件下時，整個電路就會產(chǎn)生分諧波振蕩，引起電源輸出的不穩(wěn)定。圖2表示了變壓器中電感電流的變化過程。沒在t0時刻，開關(guān)開始導(dǎo)通，使電感電流以斜率m1上升，該斜率是輸入電壓除以電感的函數(shù)。t1時刻，電流取樣輸入到達由控制電壓建立的門限，這導(dǎo)致開關(guān)斷開，電流以斜率m2衰減，直至下