开关稳压电源控制电路
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出电流变化而变化的程度，即两者之比称为输出电压 调整率，反映电源等效内阻的大小。人为增大各电源 等效内阻，保证一定的一致性。）
二、控制电路结构及原理
• 2、主从方式均流（主控制器稳压，其电压调节器
输出作为其他从控制器的电流参考信号，其他从电 源按照电流源运行，均流精度高，可达 0.5%。缺点 是主控制器一旦损坏，则系统瘫痪。）
输出过电压和欠电压通常由电源或负载的严重故障引
起，也应采用锁存器将故障信号锁存，一旦出现，应 立即停机报警，等待人工干预。
二、控制电路结构及原理
典型的过电压保护电路
R4 R1、R2构成的分压电路作为 R1 Ucc R3 Ui 输入电压Ui的检测电路，A A + Uo Ucc R2 点电压为UA=UiR2/(R1+R2)，R3、 C1 RP R4、 RP与比较器C1构成滞环 UH GND GND 比较电路。 调节RP可以改变过电压保 护的限值。 原理： UA*R4/(R3+R4)高于UH→比较器翻转→输出电压Uo变为电 源电压UCC。(虚断) 输入电压回落，UA+R3*(UCC-UH)/R4低于UH→比较器再次 翻转→输出电压Uo回到零。（虚短）
二、控制电路结构及原理
自动选主的主从均流法原理
• 各电源公用一个电压调节器，其输出作为电源的电流 给定，每个电源含有电流调节器，由于每个电源的电 流给定相同，因此各自输出电流是一样的。实际系统 中，每个电源都含有电压调节器，在运行时电压调节 器都处于工作状态，其输出通过均流母线仲裁处最大 值，对应最大值的是主机，其他电源为从机。
三、开关电源PWM控制原理
电压控制模式的结构图
u* +
—
VR
PWM
L C
RL
uf
电流控制模式的结构图
u* +
—
VR
i* +
—
IR
PWM
L
C RL
uf
ifk
三、开关电源PWM控制原理
常见的集成PWM控制器内部电路的典型结构
基准源
欠电压保护
封锁
振荡器
+
uc
PWM比较器
驱动A 分频器 驱动B
-EA +
二、控制电路结构及原理
典型的过电流锁存电路
电流互感器的一次侧串
uR1
is
R1 uH
+ -
C1
1:n 入主电路中，变压器一次 S 去封锁 电流 Q PWM输出 互感器 侧支路或开关支路，用 R 以检测电流。R1是电流 复位 互感器二次侧的电流采 样电阻，uR1= R1iS/n，n为电流互感器二次绕组与一次绕 组的匝数比。 原理: • 主电路电流增大→uR1= R1iS/n增大→uR1大于UH → C1→输出由低电平变为高电平→RS触发器翻转→Q变为 高电平→封锁PWM输出→主电路中开关全部关断→主电 路各支路电流为零→保护。
四、UC3842 控制器及应用
用UC3842为控制器构成的功率为27W反激型多路输出开关电源。
二、控制电路结构及原理
3、并联冗余运行
• N+M个电源并联工作，每个电源的功率为负载最大 功率1/N。运行时，每个电源平均承担负载功率。 • 特点：发生故障的电源数量小于等于M时，电源系 统仍能提供负载所需的全部功率。电源数量多，成 本更高。用于可靠性要求非常高的场合。
为了达到可靠性目的，应尽量使并联运行的每个
三、开关电源PWM控制原理
通常集成PWM控制器将误差电压放大器（EA）、振荡器
、PWM比较器、驱动、基准源、保护电路等常用开关电 源控制电路集成在同一芯片中，形成功能完整的集成电 路： • 基准源：提高稳定度的基准电压，作为电路中给定 的基准。 • 振荡器：产生固定频率的时钟信号，以控制开关频 率。 • 误差电压放大器：实际是一个运放，用来构成电压 或电流调节器。 • PWM比较器：将调节器输出信号uc转换成PWM脉冲的 占空比。
控制电路功能众多，相对复杂，设计内容复杂，
周期较长，甚至可能出现反复，有时一些参数的 确定需通过试验来得到。
二、控制电路结构及原理
控制电路的结构
uf if
反馈
调节器 u* i* 基准源
PWM
驱动
去主电路
封锁信号
保护
电压/电流/温度
并机均流
连接并机线
二、控制电路结构及原理
一、驱动电路
驱动电路是控制电路与主电路的接口，同开关电 源的可靠性、效率等性能密切相关。驱动电路需 有很高的快速性，能提供一定的驱动功率，并具 有较高的抗干扰和隔离噪声能力。
，立即封锁输出脉冲信号，给外部保护电路提供了 一个可控的封锁信号。
四、UC3842 控制器及应用
采用峰值电流模式控制，专门用于构成正激型、
反激型等开关电源的控制电路。
UC3842主要性能指标
• • • • • • • •
最大电源电压/V :36 驱动输出峰值电流/mA :1000 最高工作频率/kHz :500 基准源电压/V :5 基准源温度稳定性/(mV/℃):0.2 误差放大器开环增益/dB :90 误差放大器单位增益带宽/MHz :1 误差放大器输入失调电压/uA :0.1
注意：均流电路的设计，不仅要使各并联开关电
源模块在正常工作情况下能均流运行，且应考虑 当本模块发生故障时，不应显著影响其他模块的 工作。
二、控制电路结构及原理
四、保护电路
控制电路应包含保护电路，保护电路包含自身保护和负
载保护两方面的功能。一旦出现故障，立即使开关电路 停止工作，并以声或光的形式报警，以保证任何情况下 ，自身不损坏，且不损坏负载。
t D 300CT
1.75 fT RT CT
ft：时钟频率(kHz) RT：外接电阻(kΩ) CT：外接电容(uF) tD：死区时间(us)
• 驱动电路结构为推挽结构的跟随电路，输出峰值电 流可达500mA，可直接驱动主电路的开关器件。
四、UC3842 控制器及应用
• 欠电压保护电路对集成PWM控制器的电源实施监控。
电源的输出电流分配均衡。
二、控制电路结构及原理
电源并联后输出电流不相等的原因：
• 在输出电压相同条件下，电压调节器误差信号不同， 反映了电路参数的分散性。
为了补偿这种分散性，使各电源的输出电流相等
，且电压调节器误差信号都等于零。必须采取控 制措施—设置均流电路。
并联均流方式可以分为：
• 1、利用输出电压调整率均流（电源输出电压随输
常用的集成PWM控制器:SG3525、TL494和UC3825、
UC3842/3/4/5/6、UC3875/6/7/8/9等。
集成PWM控制器
• 电压模式控制器 • 电流模式控制器 • 峰值电流模式 • 平均电流模式 • 电荷模式
三、开关电源PWM控制原理
开关电源的控制方式
• 电压模式：电压反馈控制环 • 电流模式：电压反馈控制外环，电流控制内环 电流模式控制方式的基本思想 ： • 在输出电压闭环的控制系统中，增加了直接或间接 的电流反馈控制。 电流控制方式的优点： （1）系统的稳定性增强，稳定域扩大。 （2）系统动态特性改善。输出电压中由输入电压引 入的低频纹波被完全消除。 （3）具有快速限制电流的能力。电源中可不必再设 置输出短路保护电路。
• 初上电时，当电源电压低于启动电压（约16V）时 →封锁PWM信号输出→输出端(引脚6)为低电平。
• 当电源电压大于启动电压→经过软启动→ UC3842 内部电路开始工作→PWM信号输出。
• 若电源电压跌至保护阈值（约10V）以下→PWM信 号被封锁，避免输出混乱脉冲，以保护主电路开 关器件。
• 当电源电压再次大于启动电压→再经软启动 →UC3842内部电路重新工作→恢复PWM信号输出。
• 采用单一电源向负载供电。
• 特点：结构简单、成本低、但可靠性不高，一旦 电源发生故障，供电中断。
二、控制电路结构及原理
2、并联运行
• N个电源并联构成的电源系统向负载供电， 每个电源的功率为负载所需功率的1/N。 • 特点：每个电源发生故障时，供电不中断， 仅最大供电能力有所降低。电源数量多，成 本上升。用于可靠性要求较高的场合。
三、开关电源PWM控制原理
驱动电路：结构通常为推挽结构的跟随电路，用来
提供足够的驱动功率，以有效地驱动主电路的开关 器件。
欠电压保护电路：对集成PWM控制器的电源实施监
控，一旦电源跌落至阈值以下时，就封锁输出驱动 脉冲，以免电源掉电过程中，输出混乱的脉冲信号 而造成开关器件的损坏。
封锁电路：由外部信号控制，一旦有外部信号发出
二、调节器电路
调节器的作用是将给定量和反馈量进行比较和运 算，得到控制量。调节器的核心是运算放大器。
二、控制电路结构及原理
三、并机均流电路
开关电源经常需要并机组成系统运行，以获得更
大的容量和更高的可靠性。
根据各种负载对供电可靠性要求的不同，电源可
以采用以下几种不同的运行方式：
1、单机运行
• 自我保护功能：
• 输入过电压 • 系统过热 • 输入欠电压、过电流
来自百度文库
• 负载保护功能：
• 输出过电压 • 输出欠电压
二、控制电路结构及原理
输入过电压、输入欠电压、过热保护中，应采用滞环
比较器，以便在故障消失后，电源可自动恢复工作。
过电流保护应采用锁存器将过电流信号锁存。锁存器
应附加复位电路，以便在故障排除后重新开始工作， 或采用时间较长的延时复位电路，以降低过电流保护 的频度。
开关稳压电源 控制电路
1
参考文献
[1] SIOMN ANG, ALEJANDRO OLIVA. 开关功率变换 器——开关电源的原理、仿真和设计，机械工业出版社 5.2 脉宽调制 5.4 商业化集成电路控制器
一、引 言
开关电源的主电路主要处理电能，控制电路主要
处理电信号，属“弱电”，控制着主电路开关器 件的工作。电源的很多指标，如稳压稳流精度、 纹波、输出特性等也与控制电路相关。控制电路 的设计质量对电源的性能至关重要。
四、UC3842 控制器及应用
UC3842主要性能指标
• 电流放大器增益/倍 :3 • 电流放大器最大输入差分电压/V :1 • 启动电压/V :16 • 启动电流/mA :1
四、UC3842 控制器及应用
封装及管脚图
四、UC3842 控制器及应用
四、UC3842 控制器及应用
四、UC3842 控制器及应用
变开关工作周期TS PWM工作模式可分两种：
• 电压模式PWM：从变换器的输出电压得到控制信号
• 电流模式PWM ：不仅需要输出电压信息，还需要变
化器电感电流信息来确定提供给开关管所需要的占空 比。
18
三、开关电源PWM控制原理
作用:将一定范围内连续变化的控制量(模拟信号)转
换为PWM信号，该信号的开关频率固定，占空比跟随 输入信号连续变化。
UC3842各组成部分原理
• 内部包含5V基准源，用于电压调节器的误差 放大器和峰值电流比较器等。具有可以提供 1A峰值电流的驱动电路、电源欠电压保护电 路等。
四、UC3842 控制器及应用
• 振荡器的振荡频率由外接电阻RT和电容CT决定， CT也决定死区时间的长短。死区时间、开关频率同 RT和CT关系如下
• 3、无主或自动选主的均流方式（基本思路是在
电源间通过并机电缆或称均流总线来传递均流信号 ，每个电源根据均流信号调节自身输出电流，达到 相互一致目的。） • ① 最大电流自动均流法 • ② 自动选主的主从均流法等
二、控制电路结构及原理
最大电流自动均流法原理
均流母线电压正比于输出电流最大的电源的电流，即均
流信号为各电源电流的最大值。
各电源调节自身电流方法：均流信号与本电源反馈电流
信号之差乘以比例系数，加到本电源的电压给定中。当 误差增大时，本电源电压给定略微提高，使本电源开环 电压提高，分得更多的负载电流。
缺点：通过调节电压给定来调节输出电流，会造成输出
电压的波动，影响稳压精度；同时若比例系数过大，则 会造成输出电压竞相上升，可能导致严重事故。若限定 电压范围，则当均流电路调节能力达到极限时，电源只 能退出均流。
二、控制电路结构及原理
一次电流保护后，若要重启电路，则必须在 RS触
发器的R端施加复位信号，使RS触发器的输出状态 重新变为低电平，主电路重新开始工作。
三、开关电源PWM控制原理
概述
开关电源有两种工作方式：
• 脉冲宽度调制(PWM)方式：保持TS 不变，控制开关导
通时间 ton
• 脉冲频率调制(PFM)方式：保持导通时间 ton不变，改
二、控制电路结构及原理
• 2、主从方式均流（主控制器稳压，其电压调节器
输出作为其他从控制器的电流参考信号，其他从电 源按照电流源运行，均流精度高，可达 0.5%。缺点 是主控制器一旦损坏，则系统瘫痪。）
输出过电压和欠电压通常由电源或负载的严重故障引
起，也应采用锁存器将故障信号锁存，一旦出现，应 立即停机报警，等待人工干预。
二、控制电路结构及原理
典型的过电压保护电路
R4 R1、R2构成的分压电路作为 R1 Ucc R3 Ui 输入电压Ui的检测电路，A A + Uo Ucc R2 点电压为UA=UiR2/(R1+R2)，R3、 C1 RP R4、 RP与比较器C1构成滞环 UH GND GND 比较电路。 调节RP可以改变过电压保 护的限值。 原理： UA*R4/(R3+R4)高于UH→比较器翻转→输出电压Uo变为电 源电压UCC。(虚断) 输入电压回落，UA+R3*(UCC-UH)/R4低于UH→比较器再次 翻转→输出电压Uo回到零。（虚短）
二、控制电路结构及原理
自动选主的主从均流法原理
• 各电源公用一个电压调节器，其输出作为电源的电流 给定，每个电源含有电流调节器，由于每个电源的电 流给定相同，因此各自输出电流是一样的。实际系统 中，每个电源都含有电压调节器，在运行时电压调节 器都处于工作状态，其输出通过均流母线仲裁处最大 值，对应最大值的是主机，其他电源为从机。
三、开关电源PWM控制原理
电压控制模式的结构图
u* +
—
VR
PWM
L C
RL
uf
电流控制模式的结构图
u* +
—
VR
i* +
—
IR
PWM
L
C RL
uf
ifk
三、开关电源PWM控制原理
常见的集成PWM控制器内部电路的典型结构
基准源
欠电压保护
封锁
振荡器
+
uc
PWM比较器
驱动A 分频器 驱动B
-EA +
二、控制电路结构及原理
典型的过电流锁存电路
电流互感器的一次侧串
uR1
is
R1 uH
+ -
C1
1:n 入主电路中，变压器一次 S 去封锁 电流 Q PWM输出 互感器 侧支路或开关支路，用 R 以检测电流。R1是电流 复位 互感器二次侧的电流采 样电阻，uR1= R1iS/n，n为电流互感器二次绕组与一次绕 组的匝数比。 原理: • 主电路电流增大→uR1= R1iS/n增大→uR1大于UH → C1→输出由低电平变为高电平→RS触发器翻转→Q变为 高电平→封锁PWM输出→主电路中开关全部关断→主电 路各支路电流为零→保护。
四、UC3842 控制器及应用
用UC3842为控制器构成的功率为27W反激型多路输出开关电源。
二、控制电路结构及原理
3、并联冗余运行
• N+M个电源并联工作，每个电源的功率为负载最大 功率1/N。运行时，每个电源平均承担负载功率。 • 特点：发生故障的电源数量小于等于M时，电源系 统仍能提供负载所需的全部功率。电源数量多，成 本更高。用于可靠性要求非常高的场合。
为了达到可靠性目的，应尽量使并联运行的每个
三、开关电源PWM控制原理
通常集成PWM控制器将误差电压放大器（EA）、振荡器
、PWM比较器、驱动、基准源、保护电路等常用开关电 源控制电路集成在同一芯片中，形成功能完整的集成电 路： • 基准源：提高稳定度的基准电压，作为电路中给定 的基准。 • 振荡器：产生固定频率的时钟信号，以控制开关频 率。 • 误差电压放大器：实际是一个运放，用来构成电压 或电流调节器。 • PWM比较器：将调节器输出信号uc转换成PWM脉冲的 占空比。
控制电路功能众多，相对复杂，设计内容复杂，
周期较长，甚至可能出现反复，有时一些参数的 确定需通过试验来得到。
二、控制电路结构及原理
控制电路的结构
uf if
反馈
调节器 u* i* 基准源
PWM
驱动
去主电路
封锁信号
保护
电压/电流/温度
并机均流
连接并机线
二、控制电路结构及原理
一、驱动电路
驱动电路是控制电路与主电路的接口，同开关电 源的可靠性、效率等性能密切相关。驱动电路需 有很高的快速性，能提供一定的驱动功率，并具 有较高的抗干扰和隔离噪声能力。
，立即封锁输出脉冲信号，给外部保护电路提供了 一个可控的封锁信号。
四、UC3842 控制器及应用
采用峰值电流模式控制，专门用于构成正激型、
反激型等开关电源的控制电路。
UC3842主要性能指标
• • • • • • • •
最大电源电压/V :36 驱动输出峰值电流/mA :1000 最高工作频率/kHz :500 基准源电压/V :5 基准源温度稳定性/(mV/℃):0.2 误差放大器开环增益/dB :90 误差放大器单位增益带宽/MHz :1 误差放大器输入失调电压/uA :0.1
注意：均流电路的设计，不仅要使各并联开关电
源模块在正常工作情况下能均流运行，且应考虑 当本模块发生故障时，不应显著影响其他模块的 工作。
二、控制电路结构及原理
四、保护电路
控制电路应包含保护电路，保护电路包含自身保护和负
载保护两方面的功能。一旦出现故障，立即使开关电路 停止工作，并以声或光的形式报警，以保证任何情况下 ，自身不损坏，且不损坏负载。
t D 300CT
1.75 fT RT CT
ft：时钟频率(kHz) RT：外接电阻(kΩ) CT：外接电容(uF) tD：死区时间(us)
• 驱动电路结构为推挽结构的跟随电路，输出峰值电 流可达500mA，可直接驱动主电路的开关器件。
四、UC3842 控制器及应用
• 欠电压保护电路对集成PWM控制器的电源实施监控。
电源的输出电流分配均衡。
二、控制电路结构及原理
电源并联后输出电流不相等的原因：
• 在输出电压相同条件下，电压调节器误差信号不同， 反映了电路参数的分散性。
为了补偿这种分散性，使各电源的输出电流相等
，且电压调节器误差信号都等于零。必须采取控 制措施—设置均流电路。
并联均流方式可以分为：
• 1、利用输出电压调整率均流（电源输出电压随输
常用的集成PWM控制器:SG3525、TL494和UC3825、
UC3842/3/4/5/6、UC3875/6/7/8/9等。
集成PWM控制器
• 电压模式控制器 • 电流模式控制器 • 峰值电流模式 • 平均电流模式 • 电荷模式
三、开关电源PWM控制原理
开关电源的控制方式
• 电压模式：电压反馈控制环 • 电流模式：电压反馈控制外环，电流控制内环 电流模式控制方式的基本思想 ： • 在输出电压闭环的控制系统中，增加了直接或间接 的电流反馈控制。 电流控制方式的优点： （1）系统的稳定性增强，稳定域扩大。 （2）系统动态特性改善。输出电压中由输入电压引 入的低频纹波被完全消除。 （3）具有快速限制电流的能力。电源中可不必再设 置输出短路保护电路。
• 初上电时，当电源电压低于启动电压（约16V）时 →封锁PWM信号输出→输出端(引脚6)为低电平。
• 当电源电压大于启动电压→经过软启动→ UC3842 内部电路开始工作→PWM信号输出。
• 若电源电压跌至保护阈值（约10V）以下→PWM信 号被封锁，避免输出混乱脉冲，以保护主电路开 关器件。
• 当电源电压再次大于启动电压→再经软启动 →UC3842内部电路重新工作→恢复PWM信号输出。
• 采用单一电源向负载供电。
• 特点：结构简单、成本低、但可靠性不高，一旦 电源发生故障，供电中断。
二、控制电路结构及原理
2、并联运行
• N个电源并联构成的电源系统向负载供电， 每个电源的功率为负载所需功率的1/N。 • 特点：每个电源发生故障时，供电不中断， 仅最大供电能力有所降低。电源数量多，成 本上升。用于可靠性要求较高的场合。
三、开关电源PWM控制原理
驱动电路：结构通常为推挽结构的跟随电路，用来
提供足够的驱动功率，以有效地驱动主电路的开关 器件。
欠电压保护电路：对集成PWM控制器的电源实施监
控，一旦电源跌落至阈值以下时，就封锁输出驱动 脉冲，以免电源掉电过程中，输出混乱的脉冲信号 而造成开关器件的损坏。
封锁电路：由外部信号控制，一旦有外部信号发出
二、调节器电路
调节器的作用是将给定量和反馈量进行比较和运 算，得到控制量。调节器的核心是运算放大器。
二、控制电路结构及原理
三、并机均流电路
开关电源经常需要并机组成系统运行，以获得更
大的容量和更高的可靠性。
根据各种负载对供电可靠性要求的不同，电源可
以采用以下几种不同的运行方式：
1、单机运行
• 自我保护功能：
• 输入过电压 • 系统过热 • 输入欠电压、过电流
来自百度文库
• 负载保护功能：
• 输出过电压 • 输出欠电压
二、控制电路结构及原理
输入过电压、输入欠电压、过热保护中，应采用滞环
比较器，以便在故障消失后，电源可自动恢复工作。
过电流保护应采用锁存器将过电流信号锁存。锁存器
应附加复位电路，以便在故障排除后重新开始工作， 或采用时间较长的延时复位电路，以降低过电流保护 的频度。
开关稳压电源 控制电路
1
参考文献
[1] SIOMN ANG, ALEJANDRO OLIVA. 开关功率变换 器——开关电源的原理、仿真和设计，机械工业出版社 5.2 脉宽调制 5.4 商业化集成电路控制器
一、引 言
开关电源的主电路主要处理电能，控制电路主要
处理电信号，属“弱电”，控制着主电路开关器 件的工作。电源的很多指标，如稳压稳流精度、 纹波、输出特性等也与控制电路相关。控制电路 的设计质量对电源的性能至关重要。
四、UC3842 控制器及应用
UC3842主要性能指标
• 电流放大器增益/倍 :3 • 电流放大器最大输入差分电压/V :1 • 启动电压/V :16 • 启动电流/mA :1
四、UC3842 控制器及应用
封装及管脚图
四、UC3842 控制器及应用
四、UC3842 控制器及应用
四、UC3842 控制器及应用
变开关工作周期TS PWM工作模式可分两种：
• 电压模式PWM：从变换器的输出电压得到控制信号
• 电流模式PWM ：不仅需要输出电压信息，还需要变
化器电感电流信息来确定提供给开关管所需要的占空 比。
18
三、开关电源PWM控制原理
作用:将一定范围内连续变化的控制量(模拟信号)转
换为PWM信号，该信号的开关频率固定，占空比跟随 输入信号连续变化。
UC3842各组成部分原理
• 内部包含5V基准源，用于电压调节器的误差 放大器和峰值电流比较器等。具有可以提供 1A峰值电流的驱动电路、电源欠电压保护电 路等。
四、UC3842 控制器及应用
• 振荡器的振荡频率由外接电阻RT和电容CT决定， CT也决定死区时间的长短。死区时间、开关频率同 RT和CT关系如下
• 3、无主或自动选主的均流方式（基本思路是在
电源间通过并机电缆或称均流总线来传递均流信号 ，每个电源根据均流信号调节自身输出电流，达到 相互一致目的。） • ① 最大电流自动均流法 • ② 自动选主的主从均流法等
二、控制电路结构及原理
最大电流自动均流法原理
均流母线电压正比于输出电流最大的电源的电流，即均
流信号为各电源电流的最大值。
各电源调节自身电流方法：均流信号与本电源反馈电流
信号之差乘以比例系数，加到本电源的电压给定中。当 误差增大时，本电源电压给定略微提高，使本电源开环 电压提高，分得更多的负载电流。
缺点：通过调节电压给定来调节输出电流，会造成输出
电压的波动，影响稳压精度；同时若比例系数过大，则 会造成输出电压竞相上升，可能导致严重事故。若限定 电压范围，则当均流电路调节能力达到极限时，电源只 能退出均流。
二、控制电路结构及原理
一次电流保护后，若要重启电路，则必须在 RS触
发器的R端施加复位信号，使RS触发器的输出状态 重新变为低电平，主电路重新开始工作。
三、开关电源PWM控制原理
概述
开关电源有两种工作方式：
• 脉冲宽度调制(PWM)方式：保持TS 不变，控制开关导
通时间 ton
• 脉冲频率调制(PFM)方式：保持导通时间 ton不变，改