uc3824在電流控制型脈寬調(diào)制開關穩(wěn)壓電源中的應用

uc3824在電流控制型脈寬調(diào)制開關穩(wěn)壓電源中的應用

1u4042電流控制型脈寬調(diào)制器芯片簡介電源是能源電子技術的重要領域。其中，高頻開關直壓電源具有效率高、體積小、重量輕等特點，獲得了廣泛應用。開關電源的控制電路可以分為電壓控制型和電流控制型,前者是一個單閉環(huán)電壓控制系統(tǒng),系統(tǒng)響應慢,很難達到較高的線形調(diào)整率精度;后者是一個電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng),電流控制型較電壓控制型有不可比擬的優(yōu)點。本文介紹的UC3842是美國Unitrode公司生產(chǎn)的一種高性能單端輸出式電流控制型脈寬調(diào)制器芯片,由該集成電路構(gòu)成的開關穩(wěn)壓電源和電壓控制型脈寬調(diào)制開關穩(wěn)壓電源相比具有以下特點:(1)管腳數(shù)量少,外圍電路簡單,價格低廉;(2)電壓調(diào)整率很好;(3)負載調(diào)整率明顯改善;(4)頻響特性好,穩(wěn)定幅度大;(5)具有過流限制、過壓保護和欠壓鎖定功能。因此他是目前比較理想的新型的脈寬調(diào)制器,其內(nèi)部原理框圖如圖1所示。2uu42參數(shù)2.1電源性能分析·工作電壓8～40V·電流傳感和電壓反饋輸入-0.3～+5.5V·誤差放大輸出吸入電流10mA·欠壓鎖存功能·占空比可調(diào)·最高開關頻率500kHz,穩(wěn)定度0.2%,電源效率高·內(nèi)部有高穩(wěn)定度的基準電壓源5.0V·穩(wěn)定性能好,電壓調(diào)整率很容易達到0.01%,啟動電流小于0.1mA,正常工作電流15mA2.2ct技術條件UC3842為8腳雙列直插式封裝形式,如圖1所示,他內(nèi)部主要由5.0V基準電壓源、用來精確地控制占空比調(diào)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(qū)動功率MOSFET的大電流推挽輸出電路等構(gòu)成。端1為COMP端;端2為反饋端;端3為電流測定;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,可以在8～40V;端8為內(nèi)部供外用的基準電壓5V,帶載能力50mA。電流控制型脈寬調(diào)制器能產(chǎn)生頻率固定而脈沖寬度可以調(diào)節(jié)的驅(qū)動信號,控制大功率晶體管的通斷狀態(tài)來調(diào)節(jié)輸出電壓的高低,達到穩(wěn)壓目的,鋸齒波發(fā)生器提供恒定的時鐘頻率信號,利用誤差放大器和電流測定比較器形成電壓閉環(huán),利用電流測定、電流測定比較器構(gòu)成電流閉環(huán),在脈寬比較器的輸入端直接用流過輸出電感電流的信號與誤差放大器輸出信號進行比較,從而調(diào)節(jié)驅(qū)動信號的占空比使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化,假如由于某種原因使輸出電壓升高時,脈寬調(diào)制器就會改變驅(qū)動信號的脈沖寬度,亦即占空比D,使斬波后的平均值電壓下降,從而達到穩(wěn)壓目的,反之亦然。3麻黃性整體導通的特性圖2為芯片UC3842、橋式整流電路、高頻變壓器以及大功率晶體管構(gòu)成的電流控制型脈寬調(diào)制開關穩(wěn)壓電源,這種新型的控制方式使得開關電源同時具有很高的電壓調(diào)整率和負載調(diào)整率。其工作原理為:220V的交流電經(jīng)過橋式整流電路、濾波電路得到一直流電壓,再由大功率晶體管不斷的導通和關斷對直流電壓斬波和高頻變壓器T2的降壓作用得到頻率為幾十kHz的矩形波電壓,然后經(jīng)整流濾波后得直流輸出電壓,其中高頻變壓器T2的自饋線圈Ns2中感應的直流電壓反饋到誤差放大器并和基準電壓比較得到誤差電壓Vr,初級線圈中流過的電流在取樣電阻0.25Ω上建立的直流電壓反饋到電流測定比較器的同相輸入端并和誤差電壓Vr相比較,從而產(chǎn)生脈沖寬度可調(diào)的驅(qū)動信號,使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化,輸出電壓穩(wěn)定在某個固定的數(shù)值。比如,當由于電源電壓變化或負載變化而引起輸出電壓降低時,則脈寬調(diào)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,當由于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(diào)制器會相應的減小PWM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。4變壓器的性能測試為了檢驗該電流控制型脈寬調(diào)制開關穩(wěn)壓電源的性能,本文按上述應用電路進行了測試,開關電源的波形和負載調(diào)整率、電壓調(diào)整率如圖3、表1、表2所示。4.1電壓調(diào)整率調(diào)節(jié)RP1使Vs(直流輸入電壓)減小,用萬用表測量Vs改變前后的輸出電壓Vo1和Vo2,測5個數(shù)據(jù),組成4組,電壓調(diào)整率為Vo1-Vo2/Vo1×100%。從表1所得到的數(shù)據(jù)可以算出該穩(wěn)壓電源的電壓調(diào)整率為:(0.009%+0.018%+0+0.018%)/4=0.011%/V4.2負載調(diào)整率測量將RP3左旋到底,用萬用表測量輸出電壓Vo1,再將RP3右旋,測量輸出電壓Vo2,測5個數(shù)據(jù),組成4組,則負載調(diào)整率為Vo1-Vo2/Vo1×100%。從表2所得到的數(shù)據(jù)可以算出該穩(wěn)壓電源的負載調(diào)整率為:(2.17%+2.59%+1.61%+2.03%)/4=2.10%/V4.3開關波形測試用示波器觀察輸出電壓Vo的波形圖如圖3所示。5電源結(jié)構(gòu)簡單,成本低,體積小,容易實現(xiàn)本文利用集成芯片UC