电流型PWM集成控制器UC3842/UC3843的隔离单端反

2011-05-16 22:54:22来源: 互联网

开关电源以其高效率、小体积等优点获得了广泛应用。传统的开关电源普遍采用电压型脉宽调制(PWM)技术,而近年电流型PWM技术得到了飞速发展。相比电压型PWM,电流型PWM具有更好的电压调整率和负载调整率,系统的稳定性和动态特性也得以明显改善,特别是其内在的限流能力和并联均流能力使控制电路变得简单可靠。

  电流型PWM集成控制器已经产品化,极大推动了小功率开关电源的发展和应用,电流型PWM控制小功率电源已经取代电压型PWM控制小功率电源。Unitrode公司推出的UC3842系列控制芯片是电流型PWM控制器的典型代表。

  DC/DC转换器

        转换器是开关电源中最重要的组成部分之一,其有5种基本类型:单端正激式、单端反激式、推挽式、半桥式和全桥式转换器。下面重点分析隔离式单端反激转换电路,电路结构图如图1所示。        

电路结构图

图1 电路结构图

  电路工作过程如下:当M1导通时,它在变压器初级电感线圈中存储能量,与变压器次级相连的二极管VD处于反偏压状态,所以二极管VD截止,在变压器次级无电流流过,即没有能量传递给负载;当M1截止时,变压器次级电感线圈中的电压极性反转,使VD导通,给输出电容C充电,同时负载R上也有电流I流过。M1导通与截止的等效拓扑如图2所示。

M1导通与截止的等效拓扑

图2  M1导通与截止的等效拓扑

       电流型PWM         

  与电压型PWM比较,电流型PWM控制在保留了输出电压反馈控制外,又增加了一个电感电流反馈环节,并以此电流反馈作为PWM所必须的斜坡函数。 

       下面分析理想空载下电流型PWM电路的工作情况(不考虑互感)。电路如图3所示。设V导通,则有

         L·diL/dt = ui (1)         

  iL以斜率ui/L线性增长,L为T1原边电感。经无感电阻R1采样Ud=R1·iL送到脉宽比较器A2与Ue比较,当Ud>Ue,A2输出高电平,送到RS锁存器的复位端,此时或非门的两个输入中必有一个高电平,经过或非门输出低电平关断功率开关管V。当时钟输出为高电平时,或非门输出始终为低电平,封锁PWM,这段时间由时钟振荡器OSC输出脉冲宽度决定,即PWM信号的死区时间。在振荡器输出脉冲下降同时,或非门两输入均为低电平,经或非门输出为高电平,V导通。

理想空载下电流型PWM电路

图3  理想空载下电流型PWM电路

  简言之,PWM信号的上升沿由振荡器下降沿决定,而PWM的下降沿由电感电流限值信号和误差信号Ue共同决定,最大脉宽的下降沿受振荡器上升沿控制。图4为其工作时序图。

工作时序图

图4 工作时序图

  UC3842简介         

  Unitrode公司的UC3842是一种高性能固定频率电流型控制器,包含误差放大器、PWM比较器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元,其结构图如图5所示。

UC3842结构图

图5  UC3842结构图

       各管脚功能简介如下。         

  1脚COMP是内部误差放大器的输出端,通常此脚与2脚之间接有反馈网络,以确定误差放大器的增益和频响。         

  2脚FEED BACK是反馈电压输入端,此脚与内部误差放大器同向输入端的基准电压(一般为+2.5V)进行比较,产生控制电压,控制脉冲的宽度。         

  3脚ISENSE是电流传感端。在外围电路中,在功率开关管(如VMos管)的源极串接一个小阻值的取样电阻,将脉冲变压器的电流转换成电压,此电压送入3脚,控制脉宽。此外,当电源电压异常时,功率开关管的电流增大,当取样电阻上的电压超过1V时,UC3842就停止输出,有效地保护了功率开关管。     

4脚RT/CT是定时端。锯齿波振荡器外接定时电容C和定时电阻R的公共端。         

  5脚GND是接地。         

  6脚OUT是输出端,此脚为图滕柱式输出,驱动能力是±lA。这种图腾柱结构对被驱动的功率管的关断有利,因为当三极管VTl截止时,VT2导通,为功率管关断时提供了低阻抗的反向抽取电流回路,加速功率管的关断。         

  7脚Vcc是电源。当供电电压低于 +16V时,UC3824不工作,此时耗电在1mA以下。输入电压可以通过一个大阻值电阻从高压降压获得。芯片工作后,输入电压可在+10~+30V之间波动,低于+10V停止工作。工作时耗电约为15mA,此电流可通过反馈电阻提供。         

  8脚VREF是基准电压输出,可输出精确的+5V基准电压,电流可达50

mA。         

  UV3842的电压调整率可达0.01%,工作频率为500kHz,启动电流小于1mA,输入电压为10~30V,基准电压为4.9~5.1V,工作温度为0~70℃,输出电流为1A。      

  开关稳压电源

  由UC3842构成的开关电源电路如图6所示,T为高频变压器。刚开机时,220V交流电先通过PNF滤掉射频干扰,再经过整流滤波获得约+300V直流电压,然后经R2降压后向UC3842提供+16V启动电压。R1是限流电阻,C1为滤波电容。正常工作后,自馈线圈N2上的高频电压经过VD1、C1整流滤波,就作为UC3842的正常工作电压。R5、C4用以改善内部误差放大器的频率响应,R1是斜坡补偿电阻。开关频率 。C5为消噪电容,R10是过流检测电阻,R7是VMOS开关功率管的极限流电阻。由C8、VD1、R11、VD2、C9构成两级吸收回路,用于吸收尖峰电压。VD1和VD3选用恢复二极管FR305。VD4为输出级的整流管,采用肖特基二极管,以满足高频、大电流整流之需要。      

UC3842构成的开关电源电路

图6  UC3842构成的开关电源电路

  当NMOS管导通时,初级线圈N1电流线性增大,磁场增强,次级线圈中VD4截止,由电容C10向负载供电;此时,脉冲变压器原边回路中VD2亦截止,N1这时起存储能量的作用。当NMOS管截止后,初级线圈电流减小,磁场减弱,次级线圈回路中VD4导通,能量通过VD4及C10向负载释放,输出直流电压,部分能量由VD2向电阻R12和电容C9释放。         

  为保证开关电源输出直流电压不受干扰,电路中提供了稳压电路。一是采用NMOS管源极串接电阻R9,把电流信号变为电压信号,送入UC3842作为比较电压,控制激励脉冲的占空比,达到稳压目的。二是变压器T中的线圈N2间接采样,起到电压反馈作用,N2间接采样后,经过VD1和C3整流,在C3上取样,该电压一方面经过R3和R4分压送到UC3842的2管脚加到误差放大器A3的反相输入端,另一方面直接送到UC3842的7管脚,作为芯片供电电压。电路刚启动时由输入电压经整流滤波降压给芯片供电,工作后由反馈电压供电,因而UC3842的电源电压反映了输出电压的变化,起到反馈作用,使输出电压稳定。三是在UC3842中,锯齿波发生器输出锯齿波的斜率还与输入电压有关,当输入电压升高时锯齿波斜率增大,使输出激励脉冲占空比减小,从而使输出电压维持稳定,反之亦然,实际上相当于反馈控制。

  总结

       UC3842是目前流行的电流型PWM信号发生器,具有精度高、电压稳定、外围电路简单、价格低廉等优点,广泛应用在输出电压范围是4.9~5.1V、功率为20~60W的小型功率开关电源中。

关键字:集成  控制器  隔离

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0516/article_8594.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
集成
控制器
隔离

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved