基于UC3842的单端反激式开关电源的设计与分析.pdf

### 基于UC3842的单端反激式开关电源的设计与分析 #### 一、引言 在电力电子技术的应用中，电源装置占据着极为重要的位置。特别是高频开关式直流稳压电源，因为其高效性、小巧体积及轻质特性，在众多场合得到了广泛应用。开关电源控制电路主要分为两大类：电压控制型和电流控制型。电压控制型开关电源虽然结构简单，但由于只具备单一的电压闭环控制，导致响应速度较慢且线性调整率不高。相比之下，电流控制型开关电源拥有更好的性能优势。 UC3842作为一种高性能的电流控制型脉宽调制(PWM)控制器，由Unitrode公司开发，因其出色的性能在国内得到广泛应用。它通过监测流过输出电感的电流，并将其与误差放大器的输出信号进行比较，从而实现精确控制PWM信号的占空比，进而调节输出电压。这种双闭环控制机制不仅提高了电压调整率、负载调整率，还改善了系统的瞬态响应性能，是一种非常理想的控制器。 #### 二、UC3842工作原理及系统设计 ##### 2.1 UC3842工作原理 UC3842是一款单电源供电的集成芯片，集成了高频振荡、误差比较、欠压锁定、电流取样比较、PWM锁存等功能。它采用电流型PWM控制方式，能够根据反馈电流的变化来调整PWM信号的宽度，从而实现对输出电压的精准控制。具体而言： - **误差放大器**：通过比较外部反馈电压与内部参考电压（2.5V），产生误差电压信号。 - **电流检测**：利用检测电阻监测流过输出电感的电流，并将该电流信号与误差放大器的输出进行比较，以调节PWM的占空比。 - **振荡器**：外接定时电阻和电容，决定了振荡频率。 - **欠压锁定**：确保在电源电压低于一定阈值时停止工作，防止损坏。 ##### 2.2 系统设计概述 本设计采用UC3842作为核心控制组件，旨在构建一款AC220V输入、DC24V输出的单端反激式开关稳压电源。系统设计主要包括以下几个部分： - **启动电路**：用于电源的启动过程。当交流电经过滤波处理后，通过整流和滤波转变为脉动直流电压。之后，该电压通过电阻R1为电容C8充电至UC3842的启动电压阈值（约16V），从而触发UC3842开始工作。 - **过流过压欠压保护电路**：当输出端出现短路或其他异常情况导致电流过大时，UC3842会检测到R9两端电压升高，并相应地调整PWM信号，关闭输出以保护电路。此外，还包括对过压和欠压的保护措施。 - **反馈电路**：通过精密稳压二极管或其他稳压元件与电阻组成的分压电路，将输出电压的一部分送回UC3842的反馈端，形成闭环控制。这有助于维持输出电压的稳定性。 - **整流电路**：将交流电转换为直流电的过程。 #### 三、电路原理及功能分析 ##### 3.1 启动电路 启动电路的设计目的是确保电源能够在合适的时间点启动，并且避免在启动过程中对电路造成损害。通过使用C16、L1、C15和C14、C13进行低通滤波，有效地抑制了正态噪声和共态噪声的干扰。滤波后的交流电压经过D1-D4组成的桥式整流电路及电解电容C1、C2的滤波后变为310V左右的脉动直流电压。这一电压经过R1降压后为C8充电，当C8的电压达到UC3842的启动电压门槛值时，UC3842开始工作。 ##### 3.2 过流、过压、欠压保护电路 为了确保电路的安全运行，系统配备了过流、过压和欠压保护机制。当输出端短路或电流过大时，UC3842会通过检测R9两端电压的上升来判断是否需要关闭输出。同样地，当供电电压过高或过低时，UC3842也会采取相应的措施以保护整个系统。 ##### 3.3 反馈电路 反馈电路是实现闭环控制的关键部分。它通过将输出电压的一部分送回UC3842的反馈端，实现对输出电压的精确控制。通过精密稳压二极管或其它稳压元件与电阻组成的分压电路，可以有效地保持输出电压的稳定性，即使在负载变化的情况下也能确保电压波动在可接受范围内。 ### 四、结论 基于UC3842的单端反激式开关电源设计具有较高的效率和稳定性。通过对启动电路、过流过压欠压保护电路、反馈电路等关键部分的精心设计，确保了系统的可靠性和安全性。这种类型的开关电源不仅适用于多种应用场景，而且还能在复杂的工作环境中保持稳定的性能表现。