基于UC3842的单端反激式开关电源的设计与分析
基于UC3842的单端反激式开关电源设计
基于UC3842的单端反激式开关电源设计作者：肖雷来源：《数字技术与应用》2011年第12期摘要：论述一种基于UC3842芯片,交流220V输入直流输出功率5V的开关电源，分析其过流保护电路，解决了生活中对直流电压的需求。
关键词：UC3842 保护电路开关电源中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)12-0105-021、引言电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域，其中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高、体积小和重量轻等突出优点，获得了广泛的应用。
开关电源的控制电路可以分为电压控制型和电流控制型，前者是一个单闭环电压控制系统，系统响应慢，很难达到较高的线形调整率精度，后者，较电压控制型有不可比拟的优点。
2、单端反激式变换器本文采用单端反激式。
所谓单端，是指高频变压器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧，并且只有一个输出端。
所谓反激，是指开关功率管导通时，后级整流二极管截止，电能将储存在高频变压器的初级电感线圈中；当开关功率管关断时，后级整流二极管导通，初级线圈上的电能通过磁芯的藕合传输给次级绕组，并经过后级整流二极管输出。
UC3842简介。
UC3842是国内应用比较广泛的一种电流控制型脉宽调制器。
所谓电流型脉宽调制器是按反馈电流来调节脉宽的。
在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈电流的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。
由于结构上有电压环、电流环双环系统，因此，无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高，是比较理想的控制器。
同时，UC3842是单电源供电，带电流正向补偿，单路调制输出的集成芯片，主要用于高频中小容量开关电源，用它构成的电路在驱动开关管时，通常将误差比较器的反向输入端通过反馈电路经电阻分压得到的信号与内部2.5V基准进行比较，误差比较器的输出端与反向输入端用RC元件接成补偿网络，误差比较器的输出端与电流采样电压进行比较，从而控制PWM 序列的占空比，达到电路稳定的目的。
基于UC3842的单端反激式开关电源的研究与应用
基于UC3842的单端反激式开关电源的研究与应用王海光，尹斌，向东（河海大学电气工程学院，南京，210098）摘 要：文中介绍了电流型控制芯片UC3842及其典型的外围电路，主要讨论了在工程应用中反激式变压器的设计，给出了具体电路的实验结果。
关键词：UC3842；反激式变压器；开关电源UC3842是高性能固定频率电流模式控制器，专为离线式和DC-DC直流变换器应用而设计，为设计人员提供只需最少外部元件就能获得成本效益高的解决方案。
具有可微调的振荡器，能进行精确的占空比控制，温度补偿的参考，高增益误差放大器，电流取样比较器和大电流]图腾柱式输出，是驱动功率MOSFET的理想器件[1。
1． UC3842的应用电路及其工作原理随着电力电子器件的飞速发展，开关电源正向着小型化，轻量化，集成化的方向发展。
本文设计的基于UC3842的单端反激式开关稳压电源显示出了巨大的优势。
电流型脉宽调制器UC3842的主要优点：单端输出，可直接驱动双极型功率管或场效应管；管脚数量少，外围电路简单；电压调整率可达0.01%；工作频率更可高达 500 kHz；启动电流小于1 mA，正常工作电流为12 mA；欠压锁定，带滞后；锁存脉宽调制，可逐周限流；并可利用高频变压器实现与电网隔离。
它适用于无工频变压器的低于250w的小功率开关电源，[1][2][3]其工作温度为0～+70℃，最高输入电压为36 V，具有最大电流为1 A的拉、灌输出电流。
其内部参考如图（1）所示：图1 UC3842内部结构图[3]本文设计的是220V/1A的单端反激式开关稳压电源。
主电路结构如图（2）所示：图2 电路原理图简要介绍其工作原理：本电路由三个部分组成：主电路，控制电路和保护电路。
其中，主电路采用的是单端反激式电路，它是升降压变换器的推演并加隔离变压器而得，此电路的优点是：电路简单，能高效提供直流输出，且它是所有电路拓扑中输入电压范围最宽的，这对于输入环境恶劣的负载是比较好的。
基于UC3842的单端反激式开关稳压电源的设计毕业设计论文1
1 引言电源，即提供电能的设备，主要分三类：一次电源（将其它能量转换为电能），二次电源和蓄电池。
其中，二次电源指的是把输入电源（由电网供电）转换为电压、电流、频率、波形及在稳定性、可靠性（含电磁兼容，绝缘散热，不间断电源，智能控制）等方面符合要求的电能供给负载。
高频开关式直流稳压电源由于具有效率高、体积小和重量轻等突出优点，获得了广泛的应用。
开关电源的控制电路可以分为电压控制型和电流控制型，前者是一个单闭环电压控制系统，系统响应慢，很难达到较高的线形调整率精度，后者，较电压控制型有不可比拟的优点。
UC3842是由Unitrode公司开发的新型控制器件，是国内应用比较广泛的一种电流控制型脉宽调制器。
所谓电流型脉宽调制器是按反馈电流来调节脉宽的。
在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈电流的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。
由于结构上有电压环、电流环双环系统，因此，无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高，是比较理想的新型的控制器闭。
2 开关电源概述2.1 开关电源的分类开关型稳压电源的电路结构一般分类如下：（1）按驱动方式分，有自激式和他激式。
（2）按DC/DC变换器的工作方式分：①单端正激式和反激式、推挽式、半桥式、全桥式等；②降压型、升压型和升降压型等。
（3）按电路组成分，有谐振型和非谐振型。
（4）按控制方式分：①脉冲宽度调制(PWM)式；②脉冲频率调制(PFM)式；③PWM 与PFM混合式。
2.2 开关电源的控制原理开关电源是指电路中的电力电子器件工作在开关状态的稳压电源，是一种高频电源变换电路,采用直-交-直变换,能够高效率地产生一路或多路可调整的高品质的直流电压。
开关电源采用功率半导体器件作为开关器件，通过周期性间断工作，控制开关器件的占空比来调整输出电压。
开关电源的基本构成如图2.1所示，其中DC/DC变换器进行功率转换，它是开关电源的核心部分，此外还有起动、过流与过压保护、噪声滤波等电路。
基于UC3842的单端反激式开关电源设计
基于UC3842的单端反激式开关电源设计作者：王秋妍郑浩王道平王凯来源：《电子技术与软件工程》2018年第02期摘要本文设计了一种基于UC3842芯片控制的双路输出反激式开关电源，介绍了控制电路和变压器设计，由于开关电源设计的实践性较强，本文给出的方法仅作为一种参考，实际问题则需要在实践中不断加以总结和完善，才能满足要求。
【关键词】开关电源反激式 UC3842 变压器开关电源作为电源家族中重要的成员，由于其效率高、可靠性高、体积小等优势，已经成为发展较快的前沿电源技术。
根据转换的形式开关电源可以分为：AC/DC、DC/DC、DC/AC、AC/AC。
其中DC/DC是基本变换器，包括3种基本拓扑结构：Buck（降压型）、Boost（升压型）和Buck-boost（升降压型）。
在此基础上，演变出Forward（正激式）、Fly-back（反激式）、Half-bridge converter（半桥式）、 Full-bridge converter（全桥式）、Push-pull converter（推挽式）。
由于反激式变换器具有电路结构简单，工作频率高、输出电压稳定且输出不需要滤波电感等优点，特别适用于小功率、多路输出的场合。
1 反激式开关电源反激式开关电源因其输出端输出端在变压器原边绕组断开电源时才获得能量而得名。
其拓扑结构如图1所示。
如图1所示，反激式拓扑基本原理为：在脉宽调制PWM信号高电平时，开关管导通，变压器一次侧有电流流过，此时一次侧存储能量，而变压器二次侧感应出与一次侧反相的电压，二极管VD反向截止，输出由电容产生；在脉宽调制PWM信号为低电平时，开关管截止，变压器一次侧电流为零，根据电感特性，变压器一次侧将产生反向电压，此时，变压器二次侧感应出的电压使二极管VD正向导通，进而给电容充电并为负载提供能量。
由反激式拓扑构成的开关电源结构框图如图2所示。
由图2所示，反激式开关电源主要包括输入EMI电路，整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制电路、反馈电路、输出整流滤波电路等。
单端反激式开关电源设计UC3842—毕业设计论文
单端反激式开关电源设计UC3842—毕业设计论文基于UC3842的开关电源设计摘要电源是实现电能变换和功率传递的主要设备。
在信息时代，农业、能源、交通运输、通信等领域迅猛发展，对电影产业提出个更多、更高的要求，如节能、节材、减重、环保、安全、可靠等。
这就迫使电源工作者不断的探索寻求各种乡关技术，做出最好的电源产品，以满足各行各业的要求。
开关电源是一种新型的电源设备，较之于传统的线性电源，其技术含量高、耗能低、使用方便，并取得了较好的经济效益。
UC3842是一种性能优良的电流控制型脉宽调制器。
假如由于某种原因使输出电压升高时，脉宽调制器就会改变驱动信号的脉冲宽度，亦即占空比D，使斩波后的平均值电压下降，从而达到稳压目的，反之亦然。
UC3842可以直接驱动MOS管、IGBT等，适合于制作20,80W小功率开关电源。
由于器件设计巧妙，由主电源电压直接启动，构成电路所需元件少，非常符合电路设计中“简洁至上”的原则。
设计思路，并附有详细的电路图。
关键词:开关电源，uc3842，脉宽调制，功率，IGBTI前言 ..................................................................... ............................. 1 第1章开关电源的简介 (2)1.1 开关电源概述 ..................................................................... .. 21.1.1 开关电源的工作原理 (2)1.1.2 开关电源的组成 (3)1.1.3 开关电源的特点 ......................................................... 4 1.2 开关器件...................................................................... (4)1.2.1开关器件的特征 (4)1.2.2器件TL431. .................................................................51.2.3电力二极管 (5)1.2.4光耦PC817 ..................................................................61.2.5电力场效应晶体管MOSFET ......................................7 第2章主要开关变换电路 ............................................................... 8 2.1滤波电路...................................................................... ......... 8 2.2 反馈电路...................................................................... (8)2.2.1电流反馈电路 (8)2.2.2电压反馈电路 .............................................................. 9 2.3电压保护电路 ..................................................................... ... 9 第3章UC3842 ................................................................. .............. 10 3.1 UC3842简介 ..................................................................... .. 103.1.1 UC3842的引脚及其功能 ..........................................113.1.2 UC3842的内部结构 (11)3.1.3 UC3842的使用特点 .................................................. 13 3.2 UC3842的典型应用电路 (14)3.2.1反激式开关电源 (14)3.2.2 UC3842控制的同步整流电路 (15)3.2.3升压型开关电源 ........................................................ 17 第4章利用UC3842设计小功率电源 (18)4.1 电源设计指标 .....................................................................18II4.1.1元件的选择 (19)4.1.2电路结构的选择 (20)4.2 启动电路...................................................................... . (21)4.3 PWM脉冲控制驱动电路 (22)4.4 直流输出与反馈电路 (23)4.5 总体电路图分析 (24)结论 ..................................................................... ........................... 24 参考文献 ....................................................... 错误～未定义书签。
基于UC3842反激式开关电源设计
一
、
由于 本 设 计 的 输 入 电压 采 用 的 是 ８ ０ ～１ ２ ０ ｖ电源 ， 电源 功 率 小 （ ２ ． ５ Ｗ） ，５ ｖ输 出 ，综 合 成 本及 以往 经 验 我们 选 择 单 端 反激 式 变换器作为本设计 的主变 。 工作 方 式选 取 ： 反 激 式 开 关 电源 主 要 有 连 续 工作 模 式 （ Ｃ Ｃ Ｍ）和 断续 工作模式 （ Ｄ Ｃ Ｍ）两种工作方式 。在 Ｐ ＷＭ 脉 冲的作用 下开关管 导通 ， 输入端 电压加在变压器原边 ，原边绕组 存储 能量 ，当开关 管关 断时，变压器存储 的能量开始流 向负载 ， 两 者 的 区 别就 是若 在 下一 个 脉 冲 到 来 之 前 ， 变 压 器存 储 的 能 量释 放完毕，那么就是 Ｄ Ｃ Ｍ 模式 ，反之就是 Ｃ Ｃ Ｍ 模式 。简单地说 Ｄ Ｃ Ｍ 就是 能量完全传递 ， Ｃ Ｃ Ｍ 就是能量不完全传递 。 其中 ＤＣ Ｍ 模式的优点是高频变压器较 Ｃ Ｃ Ｍ 模式体积小；且在反 向电压 出 现前二 极管 电流就 降为零 ，由上述 可知 ，在本 设计 中采 用的是 Ｄ Ｃ Ｍ 模式 。 二 、总 体 设 计 方 案 与 设 计 技 术指 标 总体设计方案框图如图 ２ － １ 所 示 ，设 计 技 术 指 标 如 下 ， 输入 电压 ｕｉ ：８ ０ Ｖ 一１ ２ ０ Ｖ ；输 出电压 Ｕ。 ：５ Ｖ；输 出电 流 Ｉ ｏ ：０ ． ５ Ａ；开关频率 Ｃ ：１ ０ ０ Ｋ Ｈｚ ；电压纹波率 ： ３ ％ ；最 大 占空 比 Ｄｍ ：Ｏ ． ５ ；效率 ：１ １ ＞ ８ ０ ％；工作方式 ：断续模式 。 本 文 设 计 了基 于 ＵＣ ３ ８ ４ ２反 激 式 开 关 电源 的 设 计 ， 系 统 结 构 如 下：以下三部分组成 ：一是主 电路 ，包括输入整流滤波电路、 ＤＣ ／ ＤＣ 变换器和输 出整流滤波 电路 。二是控制 电路 ，包括 反馈 电路和 Ｐ ＷＭ 控制 电路 。三 是其 它电路 ，包括保护 电路 、功率因 素校正电路及其它一些辅助 电路等 （ 图 中未画出 ） 。
基于UC3842的单端反激式开关电源设计
４、短路 过流 保护
脚６ 无输出 ， 截止 ， Ｑ１ 从而保护了 电路 。
当负载变化或其它 因素引起输 出电压ＶＯ 变高 ， 通过Ｒ６ 和Ｒ１ 、 ５、结语 ３ Ｖ 组成的 电压取样 电路和Ｃ ）速 电容 ， Ｉ １ Ｒ２ ９￣ ／ Ｔ Ａ３控制端 １ 电压 会高于 在开关电源的设计中， 由ＵＣ ８２ ３４ 组成的反激式开关电源是整个 它基准 电压２ ５ 这时通过Ｔ ４ １ ．Ｖ， Ｌ ３ 的电流增加 ， 加在光耦发光二极管 变换器 的关键部分 ， 核心部分为Ｐ ｗＭ控制单元。 交流２ｏ ＠ 为开 关 ２ｖ 的 电压也增大 ， 光耦 发光增 强， 光耦Ｃ Ｅ ｗ 极间 电阻变小 ， ３ ４ 的 ＵＣ ８ ２ 电源的输入 ， 得到Ｐ ＷＭ控 制单元的直 流工作 电压 ， 另外结合其工作 ２ 电压升高 ， 脚 促使片 内对Ｐ ＷＭ比较器进行调 节， 减少 占空 比， 通过 特 Ｉ 设计了过流保护 电路， 生， 保证了 电源变换器的正常工作 。 在现代 Ｑ１Ｄ Ｓ 电流变小 ， —极 变压 器储 能减少 ， 输出 电压 降低。 反之 ， Ｏ变 Ｖ 电力 电子应用中越来越广泛 ， 在开关电源中有着 良好的应用前景 。 低， 通过Ｒ 和Ｒ１ 、 Ｒ２ ６ ３Ｖ 组成的电压取样 电路和Ｃ ｝ 速 电容 ， Ｌ ３ ９Ｈ ／ Ｔ ４１ 参考文献 控制端 ｌ 电压会高于它基准 电压２ ５ 这时通过Ｔ ４ １ ．Ｖ， Ｌ ３ 的电流减弱， １ 惠恩宣． 采用 Ｕ ３ ４ Ｃ ８ ２构成 的开关电源． 电子 与 自动化，０ ０４ ２０ ，． 加在光耦 发光二极管 的电压也变小 ， 光耦发光减弱 ， 耦Ｃ Ｅ 光 — 极间 ［ ］ ２胡君 臣． Ｕ ３ ４ 用 Ｃ ８ ２芯片设计开关 电源． 仪表技术， ０ ，． ２ ５６ ０ 电阻变大 ， ３ ４ 脚 电压 降低 ， ＵＣ ８ ２２ 促使片 内对Ｐ ＷＭ￣较器 进行调 ［］ Ｌ ３ 陈小敏， 声华， 黄 万山明等． 基于 ＵＣ ８ ３的反激式开 关电源反馈 ３４ 节， 增大 占空 比， 通过Ｑｌ － 极 电流变大 ， Ｄ Ｓ 变压器储 能增 加 ， 出 ［ ］ 输 电路 的设 计 ． 信 电源 技 术，０ ６ ． 通 ２０， ７ 电压 升 高 。
基于UC3842-UC3843的隔离单端反激式开关电源设计
基于UC3842/UC3843的隔离单端反激式开关电源设计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UdUe，A2 输出高电平，送到RS 锁存器的复位。
基于UC3842的反激式开关电源设
基于UC3842的反激式开关电源设
高频开关稳压电源由于具有效率高、体积小、重量轻等突出优点而得到了广泛应用。
传统的开关电源控制电路普遍为电压型拓扑，只有输出电压单闭控制环路，系统响应慢，线性调整率精度偏低。
随着PWM 技术的飞速发展产生的电流型模式拓扑很快被大家认同和广泛应用。
电流型控制系统
是电压电流双闭环系统，一个是检测输出电压的电压外环，一个是检测开关管电流且具有逐周期限流功能的电流内环，具有更好的电压调整率和负载调整率，稳定性和动态特性也得到明显改善。
UC3842是一款单电源供电，带电流正向补偿，单路调制输出的高性能固定频率电流型控制集成芯片。
本设计采用UC3842 制作一款1 kW 铅酸电池充电器控制板用的辅助电源样机，并对其进行工作环境下的测试。
1 UC3842 的工作原理
UC3842 内部组成框图如图1所示。
其中： 1 脚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 脚是反馈电压输入端，将取样电压加到误差放大器的反相输入端，再与同相输入端的基准电压（一般为2.5 V）进行比较，产生误差电压。
3 脚是电流检测输入端，与取样电阻配合，构成过流保护电路。
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1 V时，U。
基于UC3842反激式开关电源
“开关电源设计”课程设计报告设计课题：开关电源设计专业班级：2011级电子信息工程2班*名：***学号：**********设计时间：2014年11月18日设计课题题目：开关电源一、设计任务与要求采用隔离式电源结构，实现以下性能：a．输入直流电压范围为20~24Vb．输出电压可调范围为10~12Vc．最大输出电流为0.5Ad．电压调整率≤0.5%（输入电压变化范围内，空载到满载）e．负载调整率≤1%（最低输入电压下，满载）f．纹波电压（峰-峰值）≤10mV（最低输入电压下，满载）g．效率≥80%（输出电压10V、输入电压dc24V下，满载）h．具有过流及短路保护功能二、设计过程2.1、开关电源的选用(1)、输出电流的选择因开关电源工作效率高，一般可达80%以上，故在输出电流的选择上，应准确测量或计算用电设备的最大吸收电流，以使被选用的开关电源具有较高的性价比。
通常输出计算公式为：(2)、保护电路开关电源在设计中必须具有过流、过热、短路等保护功能，在设计时应首选保护功能齐备的开关电源模块，并且其保护电路的技术参数应与用电设备的工作特性相匹配，以避免损坏用电设备或者是开关电源。
2.2、UC3842(1)、简介(2)、工作原理UC3842是高性能固定频率电流模式控制器专为离线和直流直至直流变换器应用而设计，为设计人员提供只需最少外部元件就能获得成本效益高的解决方案。
这些集成电路具有可微调的振荡器、能进行精确的占空比控制、温度补偿的参考、高增益误差放大器。
电流取样比较器和大电流图腾柱式输出，是驱动功率MOSFET的理想器件。
其他的保护特性包括输入和参考欠压锁定，各有滞后、逐周电流限制、可编程输出静区时间和单个脉冲测量锁存。
UC3842简易方框图如下：各管脚功能简介如下：（1）8脚双列直插塑料封装的器件：1脚输出补偿，内部误差放大器的输出，并可用于环路补偿。
2脚电压反馈，此脚是内部误差放大器反相输入，脉宽调制器使用此信息中止输出开关的导通，产生控制电压，控制脉冲的宽度。
基于UC3842反激式开关电源的设计
ＺＨＡＮ ＹＡＮＪ ＵＮ ＹＡＮＧ ＢＩＦＥＮＧ ＴＵ ＹＯＮＧＳ ＨＥＮＧ
摘要：随 着 电 力 电 子 技 术 的 飞 速 发 展 ， 电 力 电 子 设 备 与 人 们 的 工 作 、生 活 的 关 系 日 益 密 切 ， 而 电 子 设 备 都 离 不 开 可 靠 的 电 源 。
１ 系统框图
实现本设计的系统框图如图 １ 所示：其中的 ＰＷＭ 芯片是设 计中的核心元件， 本设计采用 ＵＣ３８４２ 作为 ＰＷＭ 产生和控制器 件。同时开关变压器的设计以及主电路的元件参数也是决定设 计成败的关键。
詹艳军： 助教
图 １ 系统框图
２ 由 ＵＣ３８４２ 构 成 的 单 端 反 激 式 开 关电源
短路各个次级绕组测试此时的初级绕组的感量， 这个值就是
新 初 级 绕 组 的 漏 感 量 。 需 要 注 意 的 是 ， 测 试 频 率 应 采 用 变 换 器
的工作频率。
步骤三：确定箝位电阻 Ｒｃ
箝位电容 Ｃｃ 两 端 的 电 压 可 用 恒 定 值 Ｖｃｌａｍｐ 表 示 ， 因 此 箝
创 ｃｏｎｔｒｏｌｓ ＩＣ ａｎｄ ｔｈｅ ＭＯＳＦＥＴ ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｂｙ ＰＷＭ． Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｕｓｅｓ ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｃｈｉｐ ＵＣ３８４２ ｄｅｓｉｇｎ ｔｏ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ａ ｓｅｃｔｉｏｎ ｎｏｖｅｌ ｓｉｎｇｌｅ ｅｎｄ ｉｎｓｔｅａｄ ｔｏ ｓｔｉｒ ｕｐ － ｌｉｋｅ， ｔｈｅ ｗｉｄｔｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｎｐｕｔ ｓｃｏｐｅ， １２Ｖ８Ａ ｔｈｅ ｆｉｘｅｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｏｕｔｐｕｔ ９６Ｗ ｓｗｉｔｃｈ ｖｏｌｔ－
基于UC3842芯片的单端反激式开关电源设计
基于UC3842芯片的单端反激式开关电源设计
赵志敏
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2014(000)006
【摘要】基于UC3842芯片，采用模块化设计方案，制作了一款单端反激式开关电源。
该开关电源对电源技术的发展有着重要的应用价值。
%Based on the UC3842 chip, modular design, the production of a single-ended flyback switching power supply. The switching power supply technology for development has important application value.
【总页数】2页(P36-36,38)
【作者】赵志敏
【作者单位】冀东油田供电公司，河北唐山 063299
【正文语种】中文
【中图分类】TN86
【相关文献】
1.基于UC3842芯片的单端反激式开关电源设计 [J], 赵志敏;
2.基于UC3842的单端反激式开关电源设计 [J], 肖雷
3.基于UC3842的单端反激式开关电源设计 [J], 肖雷
4.基于UC3842的单端反激式开关电源设计 [J], 王秋妍;郑浩;王道平;王凯;
5.基于UC3842的单端反激式开关电源的设计与分析 [J], 夏泽中;王彬;李军
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基于UC3842的单端反激式电源设计
皇塑垫查Ｉ［摘要］关键词０引言基于ＵＣ３８４２的单端反激式电源设计季海涛１，陈松立１，王琳１，毛苏闽１，汪定军２（１．中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州２２１００８；２．上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海２００２４０）以电源芯片ＵＣ３８４２为核心，设计了一种具有宽电压输入，恒流和恒压２种工作模式输出的单端反激式开关电源。
试验结果验证该开关电源具有电压调整率和效率高的特点，是一种性能良好的开关电源。
ＵＣ３８４２单端反激式开关电源电压调整率随着电源技术的飞速发展，高效率的开关电源也得到了广泛的应用。
如何实现低成本高性能，也成为现代开关电源的研究方向。
在众多小功率供电设备上，其ＰＷＭ脉宽控制电路常采用价格低廉、性能良好、外围元件少的ＵＣ３８４２。
本文将采用ＵＣ３８４２设计一种具有恒压、恒流２种工作模式的单端反激式开关电源。
１单端反激式电路的工作原理单端反激式变换器工作原理示意图如图１所示。
当加到原边主功率开关管Ｑ１的激励脉冲为高电平使Ｑ１导通时，直流输入电压加在原边绕组两端，由于此时副边绕组相位是上负下正，整流管Ｄ１反向偏置截止，原边电感储存能量；当激励脉冲为低电平使Ｑ１截止时，原边绕组两端电压极性反向，副边绕组相位变为上正下负，整流管正向偏置导通，变压器储存的能量向副边释放。
在此开关过程中，高频变压器既起变压隔离作用，又起电感储能作用。
ｏ＿———、＋ｋ５Ｊ帆《－』图１单端反激式变换器简图和变压器原边与副边电流示意图２电路结构与工作原理所设计的电路具有稳压与恒流２种工作模式，并通过指示灯的不同颜色区分电路的各种工作状态。
核收稿日期：２００８—０６—０２作者简介：季海涛（１９８４一），硕士研究生，主要从事电机与电器方向的研究。
心器件是ＵＣ３８４２，开关管采用大功率快速ｍｏｓｆｅｔ。
电源开机时，整流滤波后的高压经Ｒ３向Ｃ１０充电，Ｃ１６的选取原则１ＦＦ／Ｗ。
当Ｃ１０的电压达到１６Ｖ时，达到ＵＣ３８４２的启动电压门槛值，ＵＣ３８４２开始工作输出驱动脉冲。
基于UC3842的单端反激开关电源设计
则原边输入功率为
Ｗ．
则
＝０．７０３４ｃｍ４ 考虑到留有余量，选用铁芯为 ＥＩ３０，其中
铁芯面积 为 １１０ｍｍ ２，窗口面积为 １４３ｍｍ ２。
考虑到电压工作环境比较恶劣，原边输入 电压最低：
Ｕｐ ＝ ２２０ × １．４ × ０．８ ＝ ２４８Ｖ （２）原副边绕组匝数计算
因为副边取整数 ７ 匝，反激电压小于正向 电压，新的每匝的反激电压是 ０．９ 。占空比 （假设为０．５）必须以同样的比率变化来维持伏 秒值相等。
在周期 Ｔｓ 的平均输入电流 在 时间内电流的平均值
和 分别为变压器工作时原边的最小 和最大电流。假设 ＝ ３
原边绕组每匝伏数＝
取整流二极管压降为 ０．７Ｖ，副边绕组压 降为 ０．６Ｖ 得：
在 时间内电流变化量
５ Ｖ 副边绕组匝数＝ 匝， 取 ７ 匝。
新的反激每匝伏数＝
原边电感 已知原边电感 Ｌ ｐ 和 Ｎ ｐ 匝数， 求出电感系 数＝ ＝
参考文献 ［１］ 李华德．交流调速控制系统［Ｍ］．北京：电子
工业出版社，２００３． ［２］ 吴建华．开关磁阻电机设计及应用［Ｍ］．北
京：机械工业出版社，２０００． ［３］ 李永东．交流电机数字控制系统［Ｍ］．北京：
机械工业出版社，２００２． ［４］ 胡崇岳．现代交流调速技术［Ｍ］．北京：机械
工业出版社，２０００．
２ 控制芯片介绍 Ｕ Ｃ ３ ８ ４ ２ 是由美国 Ｕ Ｎ Ｉ Ｒ Ｏ Ｄ Ｅ 公司生
产。此 ＩＣ 具有引脚少（８ 脚）、外接元件少、接 线简单、可靠性高、成本极低等优点。ＵＣ３８４２ 是电流控制型脉宽调制器，通常用于单端反激 式变换器， 输出功率限制在 １ ０ ０ Ｗ 以下。
其原理如图 １ 。 由图 １ 可知，可以使用内部 Ｅ／Ａ 误差放大 器构成电压闭环，利用电流测定比较器构成电 流闭环。８ 脚是参考电压端，基准电压为 ５ Ｖ ， 带载能力为 ５０ｍＡ；７ 脚是集成块工作电源，可 以在 ８￣４０Ｖ；４ 脚接电阻和电容，确定锯齿波频 率；５ 脚为地；６ 脚为集成块推挽输出端，有拉、 灌电流能力；３脚为过电流检测端，被测电流转 换为电压接入此脚；２脚为电压反馈端，为误差 放大器的输入端，一般从开关电源输出端经过 电阻分压取样接入；１脚为误差放大器输出，作 为环路补偿用，主要通过脚 １ 与输入端之间加 入 Ｒ Ｃ 网络， 形成闭环，保证环路的稳定性。
基于UC3842的反激式开关电源的设计与仿真
2 UC3842 的工作原理
UC3842 是一种高性能、单端输出、频率可调的电流型 PWM 调制器，最大的 优点是外接元件少、 外围线路简易、 价格低， 广泛应用于工业产品中的开关电源。 UC3842 主要特点有：①振荡器的频率控制较精确，可微调；②电流工作模式频 率可达 500KHz；③自动前馈补偿功能；④闭锁 PWM，逐周电流限制；⑤内置参考 源，可欠压锁定；⑥大电流图腾柱输出，最大可达 1A；⑦带滞后的欠压锁定； ⑧启动、工作电流门槛较低。 UC3842 内部原理图如图 2 所示
V Lp
DT I 1 ，其中 D 为占空比， T
is
Np Vo I p max t Ns Ls
其中，i s 为副边电流瞬时值，N p 为变压器原边匝数，N s 为变压器副边匝数，
V o 为输出电压， L s 为副边电感。
图1
反激电路原理图
反激式变换器有两种工作模式，一种为连续工作模式，一种为非连续工作模 式。在下一个周期的驱动信号来临前，变压器副边电感中的电流已经降低为 0， 这种工作模式成为电流非连续工作模式。如果在下一个周期的驱动信号来临前， 变压器副边电感中的电流没有降低为 0，此种工作模式成为电流断续模式。处于 连续模式和断续模式之间的是临界模式， 此种状态下， 当下一个周期信号来临时， 电感电流刚好减少为 0.为了避免变压器磁芯饱和，通常设计变压器工作在非连 续工作模式。 反激式变换器主要有以下特点 ： （1） 高频变压器一次绕组的同名端与二次绕组的同名端极性相反，一次绕组
[5]
非同名端和开关管的驱动端共地，一次绕组的同名端接电压源的正端。 （2）高频变压器相当于一个储能电感，在开关管导通时变压器储存能量， 在 开关管截止时，将能量传给二次侧。 （3）可在连续模式下或非连续模式下工作。 （4）可以构成直流输入端的变换器，也可以构成交流输入的 AC/DC 变换器。 （5）输出电压低于或高于输入电压取决于高频变压器的匝数比。 （6）增加二次绕组和相关电路可以获得多路输出。 （7） 反激式变换器一般不需要在输出整流二极管与滤波电容之间串联低频滤 波电感。
基于UC3842芯片的单端反激式开关电源设计
基于UC3842芯片的单端反激式开关电源设计赵志敏（冀东油田供电公司，河北唐山 063299）摘 要：基于UC3842芯片，采用模块化设计方案，制作了一款单端反激式开关电源。
该开关电源对电源技术的发展有着重要的应用价值。
关键词：UC3842芯片；电源设计；单端反激式开关；电路控制中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：2095－6835（2014）06－0036－021 问题的提出在现代电子设备中，电能变换和功率传递都离不开直流电源，且对电源的要求越来越高。
近年来，随着电源技术的飞速发展，高效率的开关电源已被广泛应用在生活中，小型化、高频化、继承化的特点已成为开关稳压电源发展的方向。
单端反激式变换器电路简单，可以高效提供直流输出，被应用在许多方面，并取得很好的效果。
2 单端反激式开关电源概述UC3842芯片是目前我国应用比较广泛的一种高性能固定频率电流型控制脉宽调制芯片，它是由美国Unitrode公司开发的新型控制器，具有良好的电压调整率和负载调整率，且稳定性和动态性也有了明显提高。
单端反激式开关电源的工作原理是利用UC3842集成芯片单电源供电、带电流正向补偿和单路调制输出的特点。
变压器变压比的大小是由输出电压的大小决定的。
对于那些处在驱动隔离输出的单端开关高频中的小容量开关电源，通常用UC3842构成的传统离线式反激变换器电路，将误差比较器的反向输入端通过反馈绕组。
将经过电阻分压后得到的信号与内部 2.5 V 的基准电压进行比较，误差比较器的输出端与反向输入端接成PI补偿网络，误差比较器的输出端与电流采样电压进行比较，从而达到控制PWM序列的占空比，实现电路稳定的目的。
3 单端反激式开关电源设计3.1 系统参数的设计3.1.1 电路形式电路采用单端反激式形式。
3.1.2 交流电源电压交流电源的电压为220 V，误差为10%.3.1.3 开关电源的输出电压和输出电流开关电源的输出电压和电流有以下三种形式：①+30 V，1 A；②12 V，0.5 A；③+5 V，1 A。
基于UC3842的单端反激式隔离开关稳压电源的设计
方 宇 ， ： 于 ＵＣ３ ４ 善 基 ８ ２的 单 端反 澈 式 隔 离开 关稚 压 电源 的设 计
Ｕ Ｃ ８ ２是 一 种 高 性 能 的 固 定 频 率 电 流 型 控 制 ３４ 器 ， 专 为 脱 线 式 直 流 变 换 电路 设计 的 ， 内部 结 构 是 其 如 图 １所 示 ， 装 形 式 见 文 献 ［ ］ 它 集 成 ＿ 荡 器 、 封 １。 ｒ振 有 温 度 补偿 的 高 增 益 误 差 放 大 器 、 流 检 测 比较 器 、 电 图 腾 柱 输 出 电 路 、 入 和 基 准 欠 电 压 锁 定 电 路 及 输
路 目定 电压 输 出 的 ２ Ｗ 开 关稳 压 电源 ， 应 用在 一 些 只 有 直 流 电 压供 电 的场 合 。 ７ 可 关 键 词 ： 激 式 开 关 电 源 ， 流 型 ＰＷ Ｍ ， 空 比 反 电 占 ［ ｓｒ ｃ］ Ａ ７ ｆ ｉｅｆ ｂ ｃ ｗｉ ｈｐ ｗｅ ｕ ｐ ｙｗｈｃ ａ ｎｖ ｒａ ｐ ｔ ｎ Ａｂ ｔａ ｔ ２ Ｗ ｏｆｌ ｙ ａ ｋ ｓ ｔ ｏ ｒｓ ｐ ｌ ｉｈ ｈ ｓｕ ｉｅ ｓ ｌｎ ｕ ｄ ｎ ｌ ｃ ｉ ａ
ＰＷ Ｍ 锁 存 器 电 路 。
２ 基 于 ＵＣ３ ４ ８ ２的 单 端 反 激 式 开 关 电 源 的 原 理 与 设 计
２ １ 系 统 工 作 原 理 ．
图 ２为 系 统 原 理 图 。 １ Ｖ 的 交 流 输 入 电 压 经 整 １５
流 平 滑 后 为 电 路 提 供 直 流 工 作 电 压 起 动 电 路 由 电
容 Ｃ ２和 Ｒ２构 成 ， Ｃ２经 电 阻 Ｒ２充 电 ， Ｃ２的 电 压 达
到 １ Ｖ 时 ． Ｃ ８ ２有 输 出 ， Ｍ ＯＳ 开 关 Ｑ １ 型 号 ６ Ｕ ３４ 使 （
基于UC3842单端反激电源的设计与仿真分析
图1 UC3842的内部结构图图2 总体设计框图电压，再经过大容量滤波电容得到直流高压电。
输入额定电压为220V，电压最大值为311V，考虑2倍裕量，选择整流二极管1N4005（600V/1.0A），输出侧可选择容值为80μF电解电容。
3.2 反馈回路设计（图4）反馈回路采用精密稳压源TL431和线性光耦[14]袁先举,苌飞霸,王子洪等.医院应急调配设备及维修配件精准储备探讨[J].医疗卫生装备, 2021.[15]陈淑芬.医疗调配中心的实践探讨[J].中国医疗器械信息, 2017, 23(20):2.4N25A。
光耦工作在线性放大区，其电流放大系数传输比CTR 为20%。
其中，U o =12V，U re f =2.5V，=10mA。
UC3842外围电路设计选取R 17=1.2kΩ,C 假设开关电源效率为耐压，可选择3.5 变压器设计（表选磁芯材料和型号。
选用软磁铁氧体度的变化量△o nT max_=磁芯填充系数：铜的填充系数：电流密度：选用P A e1=0.297cm 计算变压器初级电感量。
DCM 模式在最大输出功率时，电流临界连续：计算铁芯上所开气隙的长度δ：（6）计算变压器原边绕组匝数：（7）取68匝，计算匝比，确定各副边绕组匝数：（8）1V 为输出整流二极管压降。
图3 稳压电源原理图图4 反馈回路表2 变压器技术指标电气性能指标断续模式（DCM）输入电压V in_min =249V 输出电压V O1=12V 输出功率24W 效率η=0.9输入功率P i n =26W 最大占空比0.45工作频率150kHz 输出电压纹波50mV表1 开关电源技术指标电气性能指标断续模式（DCM）输入电压176～264V 输出电压V O1=12V 输出功率24W 效率η=0.75输入功率P in =32W 最大占空比0.45工作频率150kHz 输出电压纹波50mV取5匝，计算变压器原副边绕组电流有效值。
变压器原边电流峰值为：P 2变压器原边电流有效值为：变压器各副边电流有效值为：（13）确定原副边导线线径和股数。
采用UC3842单端反激式开关电源设计
UC3842是由Unitrode公司开发的新型控制器件，是国内应用比较广泛的一种电流控制型脉宽调制器。
所谓电流型脉宽调制器是按反馈电流来调节脉宽的。
在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈电流的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。
由于结构上有电压环、电流环双环系统，因此，无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高，是比较理想的新型的控制器闭。
电路设计和原理1．1 UC3842工作原理uc3842中文资料下载UC3842是单电源供电，带电流正向补偿，单路调制输出的集成芯片，其内部组成框图如图l所示。
其中脚1外接阻容元件，用来补偿误差放大器的频率特性。
脚2是反馈电压输入端，将取样电压加到误差放大器的反相输入端，再与同相输入端的基准电压进行比较，产生误差电压。
脚3是电流检测输入端，与电阻配合，构成过流保护电路。
脚4外接锯齿波振荡器外部定时电阻与定时电容，决定振荡频率，基准电压VREF为0．5V。
输出电压将决定变压器的变压比。
由图1可见，它主要包括高频振荡、误差比较、欠压锁定、电流取样比较、脉宽调制锁存等功能电路。
UC3842主要用于高频中小容量开关电源，用它构成的传统离线式反激变换器电路在驱动隔离输出的单端开关时，通常将误差比较器的反向输入端通过反馈绕组经电阻分压得到的信号与内部2．5V基准进行比较，误差比较器的输出端与反向输入端接成PI补偿网络，误差比较器的输出端与电流采样电压进行比较，从而控制PWM序列的占空比，达到电路稳定的目的。
1．2 系统原理本文以UC3842为核心控制部件，设计一款AC 220V输入，DC 24V输出的单端反激式开关稳压电源。
开关电源控制电路是一个电压、电流双闭环控制系统。
变换器的幅频特性由双极点变成单极点，因此，增益带宽乘积得到了提高，稳定幅度大，具有良好的频率响应特性。
主要的功能模块包括：启动电路、过流过压欠压保护电路、反馈电路、整流电路。