基于UC2844的单端反激电源原理及波形
基于UC2844的单端反激电源原理及波形
单端反激拓扑的基本电路
单端反激拓扑的基本电路
(b)为Q1电流,(c)为次级整流二极管电流,(d)为Q1的Vce电压工作原理如下:当Q1导通时,所有的次级侧整流二极管都反向截止,输出电容(Co、C1)给负载供电。T1相当于一个纯电感,流过Np的电流线性上升,达到峰值Ip。当Q1关断时,所有绕组电压反向,次级侧整流二极管导通,同时初级侧线圈储存的能量传递到次级,提供负载电流,同时给输出电容充电。若次级侧电流在下一周期Q1导通前下降到零,则电路工作于断续模式(DCM),波形如上图(b)(c)(d),反之则处于连续模式(CCM)
电流模式控制芯片UC2844/3844内部框图如下
工作时序图如下
开关电源启动时输出时序不正确的案例:
电动汽车驱动板有两路开关电源,如下图
开关电源1的UC2844启动电路,其输出包含VDD5
开关电源2的UC2844启动电路,其输出包含+5V电路
尽管两路开关电源的启动电路中电容都是200uF,充电电阻是30kΩ,但由于开关电源2中D26的存在,使得开关电源2充电快,先开始工作,导致光耦U24的副边电源+5V比原边电源先建立。
当光耦U24的副边电源比原边电源先建立时,光耦会输出负压(V out+相对于V out-的电压),如下图。
CH1:VDD5电压CH2:+5V电压CH3:U31 pin6CH4:U31 Pin7
光耦的负压会让运放U20输出一段600mV的负压,如下图
U20 Pin1电压
这段负压输入到控制板的比较器U5反向输入端,此时GENERATRIX信号的电压为-470mV,这个电压已经超过了比较器允许的最大负压(器件资料规定输入负压不得大于0.3V),在环境温度超过73℃时,-470mV的电压会导致比较器U5输出异常。
一种采用UC2844的反激式开关电源设计
农技服务 2018,35(8) :108〜109
产业技术
2反激式开关电源设计
反激式开关电源结构简单,相比于正激式开关
电源少了一个大的储能电感,以及续流二极管,所以 反激式开关电源的体积相对较小,成本也相对较低。 同时,反激式开关电源的输出电压范围受占空比的 影响比正激式开关电源要大,使得反激式开关电源 要求调控占空比的误差信号幅度较低,误差信号放 大器的増益和动态范围也比较小。电路框图如图2 所示。
A
图1
反激式开关电源的原理
•iww
C I S
133
伴随着电力电子技术的飞速发展,功率器件的 不断更新,脉宽调制技术(Pulse Width Modulation , PWM )的发展日趋完善以电流型PW M 控制 器为核心的高频反激式开关电源由于具有体积小、 重S 轻、效率高、线路简洁、可靠性高以及具有较强 的自动均衡各路输出负载的能力等优点,得到 了广泛的发展,可以更加有效地减小纹波和提高电 源效率,保证了稳定电压的输出。
1开关电源原理简介
整个开关电源分为:输人滤波电路、输出整流滤 波电路、整流滤波电路、高频变换器、控制电路、辅助 电路、反馈电路7个部分(图1)。整个开关电源的 工作流程:输入电压通过E M I 滤波电路进人开关电 源然后再次进一步整流滤波;然后启动控制芯片输 出一个PW M 波对开关器件进行控制;再通过高频 变换器进行电压转换,之后由反馈电路与辅助电路 将反馈信号反馈至控制电路,通过控制电路对开关 器件控制,最后让开关电源能够可靠稳定地输出所 需电压。
3s X 〇Y
本
基于UC2844的
6
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钳位电阻:
Rsn = Vsn 2
1 2 Vsn Vsn -n×Uo
× Llk1 × Ipk 2 ×
fs
钳位电阻的损耗:
P= Vsn 2 Rsn
1.80963
钳位电容:
Csn = Vsn △Vsn × Rsn × fs
1.82748 × 10-9
故钳位电阻R4 选100kΩ,钳位电容C8 选2.2nF。
圆周率
2 *) 2 *)
2
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二、变压器参数设计
1、原边参数计算
原边电感(H)
LP = (Uinmin × Dmax )2 × η 2 × fs × Po
0.00195035
原边电流峰值(A)
Ipk = Uinmin × Dmax LP × fs
0.850796
原边绕组匝数
Np = Uinmin × Dmax Bw × Ae × fs
Solve::ratnz : Solve 无法求解具有不精确系数的系统. 答案是通过求解相应的精确系统并且将结果数值化处理得到的.
C → 9.55556 × 10-10
解得C = 0.95556 nF,故C10 取1nF,则实际振荡频率为:
C10 = 9.5556 × 10-10 ; 1.72 f1 = R10 × C10 119 999.
uc2844中文资料
UC2844工作原理:
电源电路采用了电流PWM控制模式,就使反激式电路形成了稳定性很好的双环路反馈(输出直流电压隔离取样反馈外回路和初级线圈充磁峰值电流取样反馈内回路)控制系统,就可以通过开关电源的PWM调制器迅速调整脉冲占空比,从而在每一个周期内对前一个周期的输出电压和初级线圈充磁峰值电流进行有效调节,达到稳定输出电压的目的。
这种反馈控制电路的最大特点是:在输入电压和负载电流变化较大时,具有更快的动态响应速度,自动限制负载电流,补偿电路简单。反激电路适应于小功率开关电源。
单端反激式开关电源是以开关管的周期性导通与截止为主要特征。开关导通时,在变压器的原边线圈一侧储存电能,与副边线圈相连的超快恢复二极管处于反偏压状态,所以二极管截止,在变压器次级线圈中无电流流过,即没有能量传递给负载。
开关管截止时,变压器副边电感线圈中的电压极性反转,使二极管导通,给输出电容充电,同时负载也有电流流过。
基于UC2844的单端反激电源原理及波形
单端反激拓扑的基本电路
单端反激拓扑的基本电路
(b)为Q1电流,(c)为次级整流二极管电流,(d)为Q1的Vce电压工作原理如下:当Q1导通时,所有的次级侧整流二极管都反向截止,输出电容(Co、C1)给负载供电。T1相当于一个纯电感,流过Np的电流线性上升,达到峰值Ip。当Q1关断时,所有绕组电压反向,次级侧整流二极管导通,同时初级侧线圈储存的能量传递到次级,提供负载电流,同时给输出电容充电。若次级侧电流在下一周期Q1导通前下降到零,则电路工作于断续模式(DCM),波形如上图(b)(c)(d),反之则处于连续模式(CCM)
电流模式控制芯片UC2844/3844内部框图如下
工作时序图如下
开关电源启动时输出时序不正确的案例:
电动汽车驱动板有两路开关电源,如下图
开关电源1的UC2844启动电路,其输出包含VDD5
开关电源2的UC2844启动电路,其输出包含+5V电路
尽管两路开关电源的启动电路中电容都是200uF,充电电阻是30kΩ,但由于开关电源2中D26的存在,使得开关电源2充电快,先开始工作,导致光耦U24的副边电源+5V比原边电源先建立。
当光耦U24的副边电源比原边电源先建立时,光耦会输出负压(V out+相对于V out-的电压),如下图。
CH1:VDD5电压CH2:+5V电压CH3:U31 pin6CH4:U31 Pin7
光耦的负压会让运放U20输出一段600mV的负压,如下图
U20 Pin1电压
这段负压输入到控制板的比较器U5反向输入端,此时GENERATRIX信号的电压为-470mV,这个电压已经超过了比较器允许的最大负压(器件资料规定输入负压不得大于0.3V),在环境温度超过73℃时,-470mV的电压会导致比较器U5输出异常。
uc2844中文资料
开关电源uc2844带有双列直插8引脚封装;电流脉冲宽度调制器的输入电压范围为5-30v,最大功耗= 1W,振荡器频率≥500KHz,参考电压= 5V,电压调节率= 6MV,电流调节率= 6mA,最大输出电流= 1000mA,最大占空比周期= 95%。它包含振荡器,高增益误差放大器,锁存器,推挽输出电路等。具有过压,过流检测保护功能。
UC2844引脚功能
开关电源uc2844中文信息的详细信息(uc2844引脚功能_工作原理_应用电路)
开关电源uc2844中文信息的详细信息(uc2844引脚功能_工作原理_应用电路)
uc2844如何工作
电源电路采用电流PWM控制模式,使反激电路形成稳定的双环反馈控制系统(输出直流电压隔离采样反馈外环和初级线圈励磁峰值电流采样反馈内环)控制系统通过开关电源的PWM调制器调整脉冲占空比,从而在每个周期中调整前一个周期的脉冲占空比。可以有效地调整初级线圈的输出电压和励磁峰值电流,以稳定输出电压。该反馈控制电路的主要特点是:当输入电压和负载电流变化较大时,动态响应速度更快,自动限制负载电流,补偿电路简单。反激电路适用于低功率开关电源。
单端反激式开关电源的特征在于开关管的周期性导通和截止。当开关接通时,功率存储在变压器的初级线圈的一侧,并且与次级线圈连接的超快恢复二极管处于反向偏置状态,因此该二极管被切断,并
且没有流过变压器次级线圈的电流,即没有能量传递到负载。当开关断开时,变压器次级电感线圈中的电压极性反转,从而使二极管导通并为输出电容器充电。同时,有电流流过负载。
uc2844的补偿电路
uc2844的补偿电路
1.引言
1.1 概述
概述部分的内容可以简要介绍UC2844和补偿电路的基本概念。
UC2844是一种常用的开关控制器芯片,用于开关电源的设计。它具有高效、稳定的特点,可以在不同的电源应用中提供可靠的电压输出。
补偿电路是UC2844工作中的一个重要组成部分。在开关电源中,当负载发生变化或者输入电压波动时,输出电压常常会出现瞬间或持久的波动,这会引起输出的不稳定,甚至导致电源损坏。为了增加系统的稳定性,需要使用补偿电路来为UC2844提供反馈信号,调整开关控制信号,使得输出电压更加稳定。
补偿电路通过检测输出电压的变化,根据误差信号调整UC2844的控制信号。它可以根据负载变化和输入电压的波动,自动调整开关频率和占空比,使得输出电压能够保持在设定值附近。补偿电路能够减小输出电压的纹波和峰峰值,并提高系统的响应速度和稳定性。
本文将详细介绍UC2844的工作原理以及补偿电路的作用。我们将探讨补偿电路对UC2844的影响,并提出优化方向,以进一步提高开关电源的性能和稳定性。
1.2文章结构
文章结构部分的内容可以是这样的:
文章结构:
本文主要分为引言、正文和结论三个部分。引言部分介绍了文章的背
景和目的,说明了为什么要研究uc2844的补偿电路。正文部分包括了uc2844的工作原理和补偿电路的作用两个方面的内容,详细介绍了它们的具体情况和特点。结论部分则总结了补偿电路对uc2844的影响和优化方向,给出了进一步研究和改进的建议。通过这样的结构安排,读者能够全面了解uc2844的补偿电路的重要性和应用前景,并为相关领域的研究提供有益的指导。
基于UC28C45 的反激式辅助电源电路设计
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新
·155·
2018年第04期
文章编号:2095-6835(2018)04-0155-02
基于UC28C45的反激式辅助电源电路设计
*
黄建明,薛慧杰
(北京建筑大学电气与信息工程学院,北京100044)
摘要:以高性能固定频率电流型控制器UC28C45及金属氧化物半导体场效应管FQA9N90C 为主要控制部分,
设计了一种交流输入380V 、输出为一路直流电压24V 和两路直流电压11V 的反激式辅助电源电路。对反激电路原理进行了分析,设计了高频变压器,最后通过实验测试得到了期望的直流输出电压,满足了电路设计要求。关键词:变流器;辅助电源;反激式;微电网中图分类号:TD605
文献标识码:A
DOI :10.15913/ki.kjycx.2018.04.155
各国政府面对能源耗尽、环境污染的危机,投入巨额资金进行新能源的发展研究。因此,微电网应运而生,变流器控制技术是交直流混合微电网研究中的一个重要方向,而微网互联变流器是交直流混合微网的接口,其运行方式要求辅助电源具有较高的稳定性。因此,变流器辅助电源的设计具有非常重要的意义。本文设计了一个基于UC28C45的反激式辅助电源电路,以满足互联变流器的运行需求。
1UC28C45简介
电流型控制器种类繁多,本文设计中所选为UC28C45。UC28C45是Unitrode 公司生产的一种高性能固定频率电流型控制器,包含误差放大器、PWM 比较器、PWM 锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元,其结构图如图1所示。UC28C45外部有8个引脚:引脚1是误差放大器的输出端;引脚2是反馈电压输入端;引脚3是电流检测输入端;引脚4是定时端,内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定,f =1.72(Rt ×Ct ),上电后,形成一个锯齿波电压;引脚5是公共地端;引脚6是推挽输出端,输出的频率是振荡频率的1/2;引脚7是Vcc 工作电源;引脚8是5V 基准电压输出端。UC28C45管脚结构图如图1所示。
基于UC3842的单端反激式开关稳压电源的设计毕业设计论文之欧阳音创编
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)等方面合适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,较电压控制型有不成比较的优点。
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响电流来调节脉宽的。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年夜器输
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更而变更。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)按驱动方法分,有自激式和他激式。
(2)按DC/DC变换器的工作方法分:①单规矩激式和反激式、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)按控制方法分: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
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
作者:赵志敏
来源:《科技与创新》2014年第06期
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)06-0036-02
1 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。
基于UC2844的单端反激电源原理及波形
单端反激拓扑的基本电路
单端反激拓扑的基本电路
(b)为Q1电流,(c)为次级整流二极管电流,(d)为Q1的Vce电压工作原理如下:当Q1导通时,所有的次级侧整流二极管都反向截止,输出电容(Co、C1)给负载供电。T1相当于一个纯电感,流过Np的电流线性上升,达到峰值Ip。当Q1关断时,所有绕组电压反向,次级侧整流二极管导通,同时初级侧线圈储存的能量传递到次级,提供负载电流,同时给输出电容充电。若次级侧电流在下一周期Q1导通前下降到零,则电路工作于断续模式(DCM),波形如上图(b)(c)(d),反之则处于连续模式(CCM)
电流模式控制芯片UC2844/3844内部框图如下
工作时序图如下
开关电源启动时输出时序不正确的案例:
电动汽车驱动板有两路开关电源,如下图
开关电源1的UC2844启动电路,其输出包含VDD5
开关电源2的UC2844启动电路,其输出包含+5V电路
尽管两路开关电源的启动电路中电容都是200uF,充电电阻是30kΩ,但由于开关电源2中D26的存在,使得开关电源2充电快,先开始工作,导致光耦U24的副边电源+5V比原边电源先建立。
当光耦U24的副边电源比原边电源先建立时,光耦会输出负压(V out+相对于V out-的电压),如下图。
CH1:VDD5电压CH2:+5V电压CH3:U31 pin6CH4:U31 Pin7
光耦的负压会让运放U20输出一段600mV的负压,如下图
U20 Pin1电压
这段负压输入到控制板的比较器U5反向输入端,此时GENERATRIX信号的电压为-470mV,这个电压已经超过了比较器允许的最大负压(器件资料规定输入负压不得大于0.3V),在环境温度超过73℃时,-470mV的电压会导致比较器U5输出异常。
基于UC2844的单端反激电源原理及波形
单端反激拓扑的基本电路之迟辟智美创作
单端反激拓扑的基本电路
(b)为Q1电流,(c)为次级整流二极管电流,(d)为Q1的Vce电
压
工作原理如下:当Q1导通时,所有的次级侧整流二极管都反向截止,输出电容(Co、C1)给负载供电.T1相当于一个纯电感,流过Np的电流线性上升,到达峰值Ip.当Q1关断时,所有绕组电压反向,次级侧整流二极管导通,同时低级侧线圈贮存的能量传递到次级,提供负载电流,同时给输出电容充电.若次级侧电流在下一周期Q1导通前下降到零,则电路工作于断续模式(DCM),波形如上图(b)(c)(d),反之则处于连续模式(CCM)
电流模式控制芯片UC2844/3844内部框图如下
工作时序图如下
开关电源启动时输出时序不正确的案例:
电动汽车驱动板有两路开关电源,如下图
开关电源1的UC2844启动电路,其输出包括VDD5
开关电源2的UC2844启动电路,其输出包括+5V电路
尽管两路开关电源的启动电路中电容都是200uF,充电电阻是30kΩ,但由于开关电源2中D26的存在,使得开关电源2充电快,先开始工作,招致光耦U24的副边电源+5V比原边电源先建立.
当光耦U24的副边电源比原边电源先建立时,光耦会输出负压
(V out+相对V out-的电压),如下图.
CH1:VDD5电压CH2:+5V电压CH3:U31 pin6CH4:U31 Pin7
光耦的负压会让运放U20输出一段600mV的负压,如下图
U20 Pin1电压
这段负压输入到控制板的比力器U5反向输入端,此时GENERATRIX信号的电压为-470mV,这个电压已经超越了比力器允许的最年夜负压(器件资料规定输入负压不得年夜于0.3V),在环境温度超越73℃时,-470mV的电压会招致比力器U5输出异常.
uc2844中文资料
开关电源uc2844带有双列直插8引脚封装;当前脉冲宽度调制器的输入电压范围为5-30v,最大功耗= 1W,振荡器频率≥500KHz,参考电压= 5V,电压调节率= 6MV,电流调节率= 6mA,最大输出电流= 1000mA,最大占空比周期= 95%。它包含振荡器,高增益误差放大器,锁存器,推挽输出电路等。具有过压,过流检测保护功能。
UC2844引脚功能
uc2844如何工作
电源电路采用电流PWM控制方式,使反激电路形成稳定的双环反馈控制系统(输出直流电压隔离采样反馈外环和初级线圈励磁峰值电流采样反馈内环)控制系统通过开关电源的PWM调制器调整脉冲占空比,从而在每个周期中调整前一个周期的脉冲占空比。可以有效地调整初级线圈的输出电压和励磁峰值电流,以稳定输出电压。该反馈控制电路的主要特点是:当输入电压和负载电流变化较大时,动态响应速度更快,自动限制负载电流,补偿电路简单。反激电路适用于低功率开关电源。
单端反激式开关电源的特征在于开关管的周期性导通和截止。当开关接通时,功率存储在变压器的初级线圈的一侧,并且与次级线圈连接的超快恢复二极管处于反向偏置状态,因此该二极管被切断,并且没有流过变压器次级线圈的电流,即没有能量传递到负载。当开关断开时,变压器次级电感线圈中的电压极性反转,从而使二极管导通并为输出电容器充电。同时,有电流流过负载。
UC2844应用电路
下图显示了为变频器设计的典型反激式开关电源电路,主要包括交流输入整流器电路,反激式开关功率级电路(由PWM控制器,MOS晶体管,变压器和整流器二极管组成),RCD缓冲电路和反馈网络。PWM控制芯片为uc2844。UC2844是电流模式控制器。它具有一个微调振荡器(可以精确控制占空比),一个用于温度补偿的参考基准,一个高增益误差放大器和一个电流采样比较器。
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 n
T 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
uc2844中文资料
开关电源uc2844具有双列直插式8引脚封装;当前的脉冲宽度调制器的输入电压范围为5-30v,最大功耗= 1W,振荡器频率≥500KHz,参考电压= 5V,电压调节率= 6MV,电流调节率= 6mA,最大输出电流= 1000mA,最大占空比= 95%。它包括振荡器,高增益误差放大器,锁存器,推挽输出电路等。具有过压,过流检测保护功能。UC2844引脚功能UC2844如何工作电源电路使用电流PWM 控制模式使反激电路形成稳定的双环反馈控制系统(输出直流电压隔离采样反馈外环和初级线圈励磁峰值电流采样反馈内环)。控制系统通过开关电源的PWM调制器调整脉冲。调整占空比以调整每个周期中前一个周期的占空比。可以有效地调节初级线圈的输出电压和励磁峰值电流,以稳定输出电压。反馈控制电路的主要特点是:当输入电压和负载电流变化较大时,动态响应速度更快,负载电流自动受到限制,补偿电路简单。反激电路适用于低功率开关电源。单端反激式开关电源的特性是开关管的周期性导通和截止。当开关接通时,功率存储在变压器的初级线圈的一侧,并且连接到次级线圈的超快恢复二极管处于反向偏置状态,因此该二极管被切断并且没有电流流动通过变压器次级线圈,即没有能量传递到负载。当开关断开时,变压器次级电感线圈中电压的极性反转,从而导通二极管并为输出电容器充电。同时,有电流流过负载。UC2844应用电路下图显示了为变频器设计的典型反激式开关电源电路,主要包括交流输入整流器电路,反激式开关功率级电路(由PWM控制器,MOS晶体管,变压器和整流二极管组成),RCD缓冲电路和反馈网络。PWM控制芯片为
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。
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单端反激拓扑的基本电路
单端反激拓扑的基本电路
(b)为Q1电流,(c)为次级整流二极管电流,(d)为Q1的Vce电压工作原理如下:当Q1导通时,所有的次级侧整流二极管都反向截止,输出电容(Co、C1)给负载供电。T1相当于一个纯电感,流过Np的电流线性上升,达到峰值Ip。当Q1关断时,所有绕组电压反向,次级侧整流二极管导通,同时初级侧线圈储存的能量传递到次级,提供负载电流,同时给输出电容充电。若次级侧电流在下一周期Q1导通前下降到零,则电路工作于断续模式(DCM),波形如上图(b)(c)(d),反之则处于连续模式(CCM)
电流模式控制芯片UC2844/3844内部框图如下
工作时序图如下
开关电源启动时输出时序不正确的案例:
电动汽车驱动板有两路开关电源,如下图
开关电源1的UC2844启动电路,其输出包含VDD5
开关电源2的UC2844启动电路,其输出包含+5V电路
尽管两路开关电源的启动电路中电容都是200uF,充电电阻是30kΩ,但由于开关电源2中D26的存在,使得开关电源2充电快,先开始工作,导致光耦U24的副边电源+5V比原边电源先建立。
当光耦U24的副边电源比原边电源先建立时,光耦会输出负压(V out+相对于V out-的电压),如下图。
CH1:VDD5电压CH2:+5V电压CH3:U31 pin6CH4:U31 Pin7
光耦的负压会让运放U20输出一段600mV的负压,如下图
U20 Pin1电压
这段负压输入到控制板的比较器U5反向输入端,此时GENERATRIX信号的电压为-470mV,这个电压已经超过了比较器允许的最大负压(器件资料规定输入负压不得大于0.3V),在环境温度超过73℃时,-470mV 的电压会导致比较器U5输出异常。
高温上电报Er004故
障分析报告.docx
SIZE-D旧版开关电源UC2844电路
1、电路正常工作时
(1)启动初始
开始的一段时间Pin1电压维持在7.2V,原因:(1)+15电压较低,反馈电路的光耦U17初级侧的二极管两端电压未达到导通门限,因而U17次级侧阻抗无穷大(开路)(2)2844的Pin2(内部误差放大器“-”端)接地,因此误差放大器输出为高电平,电压由芯片内部决定
注:UC284X/UC384X芯片资料中误差放大器输出高电平的典型值为6.2V,测量其他产品开关电源启动时Pin1电压也都在6V左右,唯有这个电路Pin1电压偏高,但器件资料并没有给出高电平的最大值
CH1:UC2844 Pin1CH2:UC2844 Pin3CH3:MOS驱动CH4:+15V
当Pin1电压为7.2V 时,Pin3电压达到1V 则电流取样比较器输出翻转为高,驱动关闭。从2844内部框图可以看出当Pin1电压大于4.4V 时(2个二极管压降为0.7V*2),电流取样比较器“-”端电压会被稳压二极管钳位到1V 。当Pin1电压小于4.4V 时,电流取样比较器“-”端电压=(Vcom -1.4)/3。
CH1:UC2844 Pin1 CH2:UC2844 Pin3 CH3:MOS 驱动 CH4:+15V
CH1:电流检测电阻上的电压 CH2:UC2844 Pin3 CH3:MOS
驱动
这段时间
Pin1电压
为7.2V
启动时第一个驱动脉冲,电流检测电阻上的电压从0开始
上升,驱动持续时间比较长(10uS左右)
启动时的第二个脉冲
0开始,所以此时电路工作在CCM(电流连续模式),这是因为启动时负载电流比较大(给各电路的储能电容充电)。从下图的电路中可以看到,开关管Q2的电流检测电阻后端接了一个RC滤波,然后才接到UC2844的Pin3,由于经过了滤波,Pin3电压是从0V开始逐渐上升的,并不像电流检测电阻上的电压那样陡峭
开关管电流检测增加RC滤波的原 b因:
(1)变压器初级侧线圈匝与匝之间有分布电容,当MOSFET每次开通时,输入电压会给此电容充电,充电电流会流过开通的MOSFET,导致MOSFET电流上有尖峰,此尖峰会体现在电流检测电阻的电压上,并可能超过UC2844电流取样比较器的门限导致MOSFET误关断,因此需要将此尖峰滤除。输入电压越大,匝间电容充电电流尖峰越大,如下图所示(MOSFET电流采样电阻上的波形,SIZE-D驱动板)
120V输入电压,最大尖峰411mV 300V输入电压,最大尖峰730mV
(2)在CCM (电流连续模式)状态下,初级侧MOSFET 开通时,次级侧整流二极管反向恢复,反向恢复电流经过变压器反射到初级侧,在MOSFET 电流上形成一个尖峰,如下图所示(电动汽车24V 输入驱动板),此尖峰会超过UC2844电流取样比较器的门限导致MOSFET 误关断,因此同样需要将此尖峰滤除。在DCM (电流不连续模式)时,整流二极管不会有反向恢复电流,则MOSFET 开通时没有电流尖峰。
CH1:电流采样电阻上的电压 CH2:UC2844 Pin3
CCM ,电流采样电阻上的尖峰 DCM ,电流采样电阻的波形无尖峰
关于二极管反向恢复的详细讲解请参考
二极管的反向恢复.
docx
增加RC 滤波的影响:滤波电容容值偏小,电流尖峰不能有效消除;容值偏大会造成电流反馈延时过大,UC2844电流采样脚Pin3的电压低于电流采样电阻的电压,会造成输出限电流/限功率不准,重载或者输出短路时导致MOSFET
、整流二极管损坏。经验案例参考:
电流
尖峰
(2)Pin1电压下降
主反馈(+15V)电压达到11.5V时,UC2844 Pin1电压开始从7.2V往下降,此时光耦U17 Pin1为9.6V,Pin2为8.7V,光耦U17的发光二级管导通(管压降1.0V),Vce电压下降(即UC2844 Pin1电压下降)注:从原理上来说,主反馈电压要达到15V才能使得TL431基准输入电压为2.5V,这样才能保证TL431开始工作,光耦二极管开始导通;而这里主反馈在11.5V时光耦二极管就导通,并不是因为TL431开始工作了,具体原因后文有详细说明
CH1:UC2844 Pin1CH2:U17 Pin1CH3:U17 Pin2CH4:+15V
随着UC2844的Pin1电压降低到低于4.4V,电流取样比较器反相输入端电压不再被钳位到1V,而是随着Pin1电压下降而下降。这样Pin3的电压峰值也逐渐低于1V。
CH1:UC2844 Pin1CH2:UC2844 Pin3CH3:MOS驱动CH4:+15V