UC3842电压反馈电路探讨(uc3842在单端反激式pwm型开关电源中的应用)

2007-7-4 22:04 6160 0 分类: 电源/新能源

abstract : the application of uc3842 in single-ended flyback pwm smps is introduced in this paper.based on the analysis of three voltage feedback circuts which are usually used, a novel voltage feedback circuit is designed,which circuit is proved to be effcitive in practical experiment.


keywords : uc3842 voltage feedback circuit voltage stability pwm


摘 要 : 本文介绍了 uc3842 在单端反激式 pwm 型开关电源中的应用。在对 uc3842 常用的三种电压反馈电路分析的基础上,设计了一种新的电压反馈电路,实验证明这种新的电压反馈电路具有很好的稳压效果。


叙 词 : uc3842 电压反馈电路 电压稳定 脉宽调制


1 引言


对于 pwm 型开关电源,通常是通过对输出电压采样作为 pwm 控制器的误差输入反馈电压,该反馈电压经 pwm 控制器内部的误差放大器后调整开关信号的占空比实现输出电压的稳定输出。但不同的电压反馈电路,开关电源输出电压的稳定精度不同。本文首先对电流型脉宽控制器 uc3842 (内部电路图如图一所示)常用的三种稳定输出电压电路作了介绍,分析了各自优缺点,在此基础上设计了一种新的电压反馈电路,实验证明这种新的电路具有很好的稳压效果。


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2   uc3842 常用的电压反馈电路


2.1 输出电压直接分压作为误差放大器的输入(如图二所示)


2.gif



输出电压 vo 经电阻 r2 、 r4 分压后,得到输出电压的电压采样信号,输入 pwm 控制器的电压反馈输入端 ② 脚(误差放大器的反向输入端)。误差放大器的正向输入端接 uc3842 内部的 2.5v 的基准电压。当采样电压小于 2.5v 时,误差放大器正向和反向输出端之间的电压差经放大器放大后,调节输出电压,使得 uc3842 的输出信号的占空比变大,输出电压上升,最终使输出电压稳定在设定的电压值。电阻 r3 、电容 c1 并联构成电流型反馈。


这种电路的优点是电压采样电路简单,缺点是输入电压和输出电压必须共地,不能做到输入和输出的电气隔离。势必引起电源布线的困难,而且电源工作在高频开关状态,容易引起电磁干扰,必然带来电路设计的困难,所以这种方法很少使用。


2.2 辅助电源输出电压分压作为误差放大器的输入(如图三所示)


3.gif



当输出电压升高时,单端反激式变压器 t 的辅助绕组上产生的感应电压也升高,该电压经过二极管 d2 、 d3 、电容 c5 、 c4 、 c3 和电阻 r5 组成的整流、滤波和稳压网络后得到一直流电压,用于 uc3842 的芯片供电。该电压经电阻 r2 、 r4 分压后得到电路的采样电压,送入 uc3842 的 ② 脚,作为误差放大器的反向输入电压,产生的误差电压改变 uc3842⑥ 脚的输出脉冲的占空比,使的开关管的导通时间变短,可改变输出电压下降,达到稳压的目的。同样,当输出电压降低时,产生的误差信号改变 ⑥ 脚的输出脉冲的占空比,使得开关管的导通时间变长,可改变输出电压上升,最终使输出电压总是稳定在设定的值。


这种电路的优点是电压采样电路简单,副边绕组和原边绕组、辅助绕组之间没有任何的电气通路,容易布线。因为不是从副边绕组直接得到采样电压,所以对副边的稳压效果不好,实验中发现,当电源的负载变化较大时,基本上不能实现稳压。该电路适用于针对某种固定负载的情况。


2.3 采用线性光耦改变误差放大器的输入误差电压(如图四所示)


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该开关电源的电压采样电路有两路:一是辅助绕组的电压经 d1 、 d2 、 c1 、 c2 、 c3 、 r9 组成的整流、滤波和稳压后得到的 16v 的直流电压用于 uc3842 的供电。该电压经分压电阻 r2 、 r4 分压后得到一采样电压,该路采样电压主要反映了直流母线电压的变化;另一路是光电耦合器、三端可调稳压管和电阻 r4 、 r5 、 r6 、 r7 、、 r8 组成的电压采样回路,该路电压反映了输出电压的变化;当输出电压升高时,经电阻 r7 、 r8 分压后输入三端可调稳压管的参考电压也升高,稳压管的稳压值升高,流过光耦中光电二极管的电流减小,流过光耦中的光电三极管的电流也相应的减小,误差放大器的输入反馈电压降低,导致 uc3842⑥ 脚的输出驱动信号占空比变小,开关管导通的时间变短,于是输出电压下降,达到稳压的目的。


该电路因为采用了光电耦合器,实现了输出和输入的隔离,弱电和强电的隔离,减少了电磁干扰;因为光耦是通过电流将采样电压转换后,输入误差放大器的输入端的,所以抗干扰能力较强;而且是对输出电压采样,有很好的稳压功能。缺点是外接元件增多,增加了布线的困难,而且增加了电源的成本。


3   线性光耦改变误差放大器增益电压反馈电路及实验结果


3.1 采用线性光耦改变误差放大器的增益(如图五所示)


5.gif


该电压采样及反馈电路由电阻 r2 、 r5 、 r6 、 r7 、 r8 、 r9 电容 c1 、 c2 光电耦合器 pc817 、三端可调稳压管 tl431 组成。当输出电压升高时,输出电压经分压电阻 r7 、 r8 的到的采样电压(即可调稳压管的参考电压)也升高,可调稳压管的稳压值也升高,流过光耦中光电二极管中的电流减小,导致流过光电三极管中的电流减小,相当于与电容 c1 并联了的可变电阻的阻值变大(该等效电阻的阻值受随流过光电二极管的电流的控制),误差放大器的增益变大,导致 uc3842⑥ 脚的输出驱动信号占空比变小,开关管导通的时间变短,输出电压下降,达到稳压的目的。当输出电压降低时,误差放大器的增益变小,输出的开关信号占空比变大,最终使输出电压稳定在设定的值。因为 uc3842 的电压反馈输入端 ② 脚接地,所以误差放大器的输入误差总是固定的,改变的是误差放大器的增益(可将线性光耦中的光电三极管视为一可变电阻),其等效电路图如图六所示。


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该电路通过调节误差放大器的增益而不是调节误差放大器的输入误差来改变误差放大器的输出,从而改变开关信号的占空比。这种拓扑结构不仅外接元件较少,而且在电压采样电路中采用了三端可调稳压管,使得输出电压在负载发生较大的变化时,输出电压基本上没有变化。实验证明与上述三种反馈电路相比,该电路具有很好的稳压效果。


3.2 实验结果


本文将这种新的采用线性光耦改变误差放大器增益的电压反馈电路用于一 48v/12v 的单端反激式 dc/dc 开关电源(该电源输出最大电流 5a ),该电源输出电压稳定,带负载能力强。下图分别给出了当负载为、 、 、 时的输出电压和驱动波形。由下面的波形可以看出,当负载电流逐渐增大时,驱动信号的占空比相应增大,但输出电压始终稳定在 12.16v 。


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4 结论


在单端隔离式 pwm 型电源中,电流型脉宽调制器 uc3842 有着广阔的应用范围,本文在分析了三种常用的电压反馈电路的基础上,设计了一种新的采用线性光耦改变 uc3842 误差放大器增益的电压反馈电路。实验证明,新的电压反馈电路使得稳压精度高,负载适应性强。

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