用UC3842进行开关电源的设计

用UC3842进行开关电源的设计

一、 设计目的

用UC3842新型集成开关电源芯片进行开关电源设计，市

电输入采用无工频变压器设计，开关管的触发调整信号采用高

频40KHZ 的PWM （脉宽调制信号），达到额定输出为5V,7A 的高

精度稳压输出，电源轻便，简洁明快。

1、 UC3842的性能特点：

（1） 它属于电流型单端PWM 调制器，具有管脚数

量少、外围电路简单、安装调试简便、性能优良、价格

低廉等优点。能通过高频变压器与电网隔离，适于构成

无工频变压器的20~50W 小功率开关电源。

（2） 最高开关频率为500kHZ,频率稳定度达%。电

源效率高，输出电流大，能直接驱动双极型功率晶体管

或VMOS 管、DMOS 管、TMOS 管。

（3） 内部有高稳定度的基准电压源，典型值为，

允许有±的偏差。温度系数为℃。

（4） 稳压性能好。其电压调整率可达%/V,能同第

二代线性集成稳压器（例如LM317）相媲美。启动电流

小于1mA,正常工作电流为15mA 。

（5） 除具有输入端过压保护与输出端过流保护之

外，还设有欠压锁定电路，使工作稳定、可靠。

（6） 最高输入电压IM V =30V ，输出最大峰值电流

PM I =1A,平均电流为,本身最大功耗DM P =1W,最大输出

功率OM P =50W 。

2、 UC3842的引脚排列及内部框图

UC3842采用DIP-8封装如上图1，管脚I V 、O V 、GND 端分别接

输入电压、输出电压、地。REF V 为内部基准电压引出端。T R /T C 是外接定时电阻、定时电容的公共端。UC3842内部框图如图2,其主要包括基准电源，振荡器、误差放大器，过流检测电压比较器、PWM 锁存器、输入欠压锁定电路、门电路、输出级、34V 稳压管。

二、 总体电路框图及单元功能分析

1、 输入单元

(1)电源噪声滤波器

电源噪声滤波器电路如图4

该滤波器有两个输入端，两个输出端和一个接地端，制作使用时外壳使用金属屏蔽并接地，电路包括共模电感L、滤波电容器C1~C4。L对串模干扰不起作用，但当出现共模干扰时，由于两个线圈的磁通方向相同，经过偶合后总电感量迅速增大，因此共模信号呈现很大的感抗，使之不易通过。C3、C4跨接在输出端，经电容分压后接地，能有效的抑制共模干扰。

(2)整流滤波器

从电源噪省滤波器经过噪声滤波输出后的电压从整流滤波器（图5）输入，经过D1~D4进行桥式全波整流送往R1和C5组成的r型滤波电路进行滤波，得到+300V的非稳压的直流输出。采用桥式全波整流可省去笨重的输入变压器，使设计重量可大大减轻，输出也得到近似平滑的良好直流电压，转换效率相对较高。

2、调整控制单元

(1)振荡电路

由R2、C7与UC3842内部振荡器，+基准电源一起完成振荡，产生高频信号。+基准电压经过定时电阻R2给C7充电，然后C7再经过芯片内部电路进行放电，从第4脚得到锯齿波电压。由于

V上的噪声电压也会输出采用脉宽调制控制方式，考虑到I V、REF

影响输出脉冲宽度，振荡电路加了消噪电容C6。

（2）启动、反馈补偿电路

刚启动开关电源时，UC3842所需要的+16V工作电压暂由R6、C9电路提供。+300V直流高压经过R6降压后加至UC3842的输入端I V，利用C9的充电过程使I V逐渐升至+16V以上，也就实现了

软启动。一旦开关管转入正常工作状态，自馈线圈N2上所建立的高频电压经D5、C9、C10滤波后，就作为芯片的工作电压。至此启动过程结束。启动电路中有一34V稳压管，一但输入端出现高压，此稳压管就被击穿，将I V钳位于34V，保证芯片不至损坏。

输入电压锁定的目的是当输入欠压时，开关功率管自动关断，不至于欠压大电流运行。由于噪声干扰的影响，开关功率管有可能超负荷工作而损坏，为此给芯片加了PWM锁存器。其作用是保证在每个时钟周期内只输出一个脉宽调制信号，能消除在过流检测比较器翻转时间产生的噪声干扰。R4、C8用以调整误差放大器的增益和频率响应。自馈线圈N2的输出电压I V经过R5、R3分压后作为比较电压、与内部基准电压经过误差放大器进行比较调整，

V为的稳定电压输出。R8上的电流反馈信号，通过R7衰减从使o

3脚过流检测入，送入电流检测比较器进行比较，使输出得到电流钳位目的，输出电流被限制在7A以下。

2、输出单元

由于采用的是高频调制信号的方法，故输出级电源变压器很小，调整管采用频率响应快的N沟道场效应管，输出级受

V PWM波调整，通过VT进行功率转换，+300V直流电压从T UC3842o

原边N1流经VT输出变压器原边产生大电流的PWM电压波，经过T 变比偶合，使输出端产生大电流的电压，输出通过D7整流，C12滤波，使输出为平滑稳定的稳压输出。输出电路见图8。N2输出用作电压负反馈。

三、总电路原理图

图中220V交流电压经过3A/600V桥式整流和电阻R、电容C5滤波，得到大约+300V自流电压。此直流高压被高频变压器T斩波和降压，变成频率为40KHZ的矩形波电压，再经过D7、C13整流滤波，就得到直流输出电压。它采用固定频率、改变脉冲宽度的调压原理，其工作过程是首先对输出电压（N2反馈的电压）进行采样，然后依

次经过误差放大器、过流检测比较器、PWM 锁存器、门电路和输出级，去控制开关功率管的导通时间（on t ）和关断时间（oFF t ），以决定高频变压器的通断状态，最终达到稳压输出的目的。(稳压流程：1、市电变化引起：市电↑→+300V ↑→I V ↑→比较→PWM on t 变窄→OUT V ↓ 实现稳压；反之：市电↓→+300V ↓→I V ↓→比较→PWM on t 变宽→OUT V ↑ 实现稳压；2：负载变化引起：负载↑→I V ↓→比较→PWM on t 变宽→OUT V ↑ 实现稳压；负载↓→I V ↑→比较→PWM on t 变窄→OUT V ↓ 实现稳压)。

UC3842属于电流型脉宽控制器。所谓电流控制型是指，一方面把自馈线圈的输出电压I V 反馈给误差放大器，在与基准电压进行比较后，得到误差电压r V ；另一方面初级线圈中的电流在取样电阻R8上建立的电压，直接加到过流比较器的同相输入端，与r V 作比较，进行控制脉冲的占空比，使流过开关功率管的最大峰值电流PM I 始终受误差电压r V 的控制，这就是电流控制型的原理，其优点是调整速度快，一旦+300V 输入电压发生变化，就立即引起PM I 的变化，迅速调整输出脉冲的宽度。因此采用电流控制型脉宽控制器，可以大大改善开关电源的电压调整率及电流调整率。（稳流过程：1、电压变化引起：+300V ↑→PM I ↑→r V ↓→过流比较→PWM on t 变窄→OUT V ↓ 实现稳流；+300V ↓→PM I ↓→r V ↑→过流比较→PWM on t 变宽→OUT V ↑ 实现稳流；2、负载变化引起：负载↑→PM I ↑→过流比较→PWM on t 变窄→OUT V ↓→PM I ↓ 实现了稳流；负载↓→PM I ↓→过流比较→PWM on t 变宽→OUT V ↑→PM I ↑ 实现稳流）。

四、选择器件与参数计算

1、噪声滤波器器件选择与参数计算

L 的电感量一般取几毫亨至几十毫亨，视电源噪声滤波器的额