uc3824在電流控制型脈寬調(diào)制開關(guān)穩(wěn)壓電源中的應(yīng)用

uc3824在電流控制型脈寬調(diào)制開關(guān)穩(wěn)壓電源中的應(yīng)用

1u4042電流控制型脈寬調(diào)制器芯片簡(jiǎn)介電源是能源電子技術(shù)的重要領(lǐng)域。其中，高頻開關(guān)直壓電源具有效率高、體積小、重量輕等特點(diǎn)，獲得了廣泛應(yīng)用。開關(guān)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(gè)單閉環(huán)電壓控制系統(tǒng),系統(tǒng)響應(yīng)慢,很難達(dá)到較高的線形調(diào)整率精度;后者是一個(gè)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(diǎn)。本文介紹的UC3842是美國(guó)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(guān)穩(wěn)壓電源和電壓控制型脈寬調(diào)制開關(guān)穩(wěn)壓電源相比具有以下特點(diǎn):(1)管腳數(shù)量少,外圍電路簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉;(2)電壓調(diào)整率很好;(3)負(fù)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(guò)流限制、過(guò)壓保護(hù)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(guān)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(zhǔn)電壓源5.0V·穩(wěn)定性能好,電壓調(diào)整率很容易達(dá)到0.01%,啟動(dòng)電流小于0.1mA,正常工作電流15mA2.2ct技術(shù)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(zhǔn)電壓源、用來(lái)精確地控制占空比調(diào)定的振蕩器、降壓器、電流測(cè)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(dòng)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(cè)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(zhǔn)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(dòng)信號(hào),控制大功率晶體管的通斷狀態(tài)來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓的高低,達(dá)到穩(wěn)壓目的,鋸齒波發(fā)生器提供恒定的時(shí)鐘頻率信號(hào),利用誤差放大器和電流測(cè)定比較器形成電壓閉環(huán),利用電流測(cè)定、電流測(cè)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(guò)輸出電感電流的信號(hào)與誤差放大器輸出信號(hào)進(jìn)行比較,從而調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)信號(hào)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(shí),脈寬調(diào)制器就會(huì)改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)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(dá)到穩(wěn)壓目的,反之亦然。3麻黃性整體導(dǎo)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(guān)穩(wěn)壓電源,這種新型的控制方式使得開關(guān)電源同時(shí)具有很高的電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率。其工作原理為:220V的交流電經(jīng)過(guò)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(dǎo)通和關(guān)斷對(duì)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(yīng)的直流電壓反饋到誤差放大器并和基準(zhǔn)電壓比較得到誤差電壓Vr,初級(jí)線圈中流過(guò)的電流在取樣電阻0.25Ω上建立的直流電壓反饋到電流測(cè)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(dòng)信號(hào),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(gè)固定的數(shù)值。比如,當(dāng)由于電源電壓變化或負(fù)載變化而引起輸出電壓降低時(shí),則脈寬調(diào)制器會(huì)相應(yīng)的增大輸出PWM波形的占空比,使大功率晶體管導(dǎo)通的時(shí)間變長(zhǎng);反之,當(dāng)由于電源電壓變化或負(fù)載變化而引起輸出電壓升高時(shí),則脈寬調(diào)制器會(huì)相應(yīng)的減小PWM波形的占空比,使大功率晶體管導(dǎo)通的時(shí)間變短,從而維持輸出電壓為一恒定值。4變壓器的性能測(cè)試為了檢驗(yàn)該電流控制型脈寬調(diào)制開關(guān)穩(wěn)壓電源的性能,本文按上述應(yīng)用電路進(jìn)行了測(cè)試,開關(guān)電源的波形和負(fù)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(wàn)用表測(cè)量Vs改變前后的輸出電壓Vo1和Vo2,測(cè)5個(gè)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(fù)載調(diào)整率測(cè)量將RP3左旋到底,用萬(wàn)用表測(cè)量輸出電壓Vo1,再將RP3右旋,測(cè)量輸出電壓Vo2,測(cè)5個(gè)數(shù)據(jù),組成4組,則負(fù)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(fù)載調(diào)整率為:(2.17%+2.59%+1.61%+2.03%)/4=2.10%/V4.3開關(guān)波形測(cè)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(jiǎn)單,成本低,體積小,容易實(shí)現(xiàn)本文利用集成芯片UC