对UC3842集成块组成的彩显开关电源电路进行分析和优化改进

<[p] >　　1.前言<[p] >　　目前利用的UC284X/UC84X集成块组成的都是高性能的电流型开关电源控制电路。它们有适合于离线式开关稳压电源或者直流-直流转换器电路;较低的启动电流(I<1mA);具有自动补偿功能;增强的负载响应特性;欠压锁定输出。它的最大工作频率达到了500KHZ.<[p] >　　2.由UC3842组成的彩显开关电源电路原理分析<[p] >　　UC3842是一种新型[p] WM脉宽调制集成电路，内含脉冲信号发生器、稳压电路、脉宽调整电路、电压和电流检测电路等;是一种单端隔离电流型脉冲宽度调制集成电路。由UC3842组成的开关电源典型应用电路如图1所示，该电路主要由消磁电路，输入电网抗干扰电路，交流变直流电路，电压变换电路，稳压控制电路，开关电源频率锁定电路等部分组成。<[p] >　　<[p] >&nbs[p] ;<[p] >　　2.1 启动振荡电路<[p] >　　在图1中，接通电源开关SW901后，220V交流电压经保险管F901,共轭滤波器L901和L902L输入，由VD901~VD904桥式整流，C908滤波获得300V左右的直流电压。这个电压一路经开关变压器T901的初级⑦~⑤脚间绕组经R913电阻加至开关管VT901的漏极;另一路经R907、R909、R908、ZD901、VT902等构成的有源限压电路，使VT902管发射极获得约45V直流电压，再经R911电阻对C913充电，当C913两端电压达到16V时，N901(UC3842)内的基准电压发生器启动，产生5V基准电压，并从第⑧脚输出，经R926送入第④脚内的振荡器，启动振荡器工作。<[p] >　　2.2 稳压过程<[p] >　　当电网电压升高或负载变小导致开关电源输出电压升高时，经VD909整流、C914滤波产生15V电压同时升高，致使经R915、R[p] 901、R916、R917等形成的取样电压(即N901②脚上的电压)超过2.5V.该电压与内部放大器同相输入端2.5V基准电压比较后，得到的误差控制电压，经放大后控制振荡器输出脉冲的占空比，使其变小，开关管VT901导通时间相对缩小，从而使输出电压降低;反之，当电网电压变低或负载变小导致开关电源输出电压变低时，VT901的导通时间变长，从而使输出电压升高。 [[p] ] <[p] >　　2.3 保护电路<[p] >　　(1)反峰压吸收电路<[p] >　　R912、VD907、C912构成了保护开关管VT901的反峰压吸收电路，用来吸收VT901在由饱和进入截止产生的反峰电压。<[p] >　　(2)过流保护<[p] >　　N901的③脚为过流保护控制端，电阻R924为过流取样电阻，当负载过重时，开关管VT901的源极电流变大，电阻R924上的电压将正比增大，这样通过隔离电阻R925将使N901的③脚电位升高，当该脚电位升到1V左右时，N901内部的锁定电路动作，使触发器翻转，关断第⑥脚驱动脉冲，VT901始终处于截止状态，从而起到了防止故障扩大的作用。<[p] >　　(3)欠压保护<[p] >　　当N901⑦脚上的启动电压小于16V时，电路将不能启动，从而禁止显示器在过低的电网电压下工作。电路完成启动进入正常工作状态下，如因负载过重或VD908、C913、R914等元件组成的整流滤波电路异常而使N901⑦脚电压小于13V时，第⑦脚内部的锁定电路动作，判断驱动脉冲，实现欠压保护。<[p] >　　(4)过压保护<[p] >　　该电路也设置在N901的⑦脚内，正常工作时该脚的电压稳定在14V左右。当市电AC电压大幅升高时，整流滤波后电压也将上升，这一电压通过L901进行耦合，在③~②绕组上感应的电势经VD908、C913整流滤波后的电压也随之上升，并加至⑦脚内的过压保护电路。当该电压达到过压保护电路20V的启控电压时，过压保护电路将会动作，控制其内部的振荡器停振，⑥脚便无脉冲信号输出，使VT901截止，从而达到了过压保护的目的。<[p] >　　3.电路优化改进<[p] >　　通过对由UC3842组成的彩显开关电源电路原理分析，发现UC3842的过流保护功能是通过脚③实现的。当脚③上检测的电压高于1V时，就会使UC3842内部的比较器翻转，将[p] WM锁存器置零，使脉冲调制器处于关闭状态，从而实现了电路的过流保护。由于检测电阻能感应出峰值电感电流，所以自然形成逐个脉冲限流电路，只要检测电阻上的电平 达到1V,脉宽调制器立即关闭，因此这种峰值电感电流检测技术可以精确限制输出的最大电流，使得开头电源中的磁性元件和功率器件不必设计较大的余量，就能保证稳压电源的工作可靠。但是，通常我们采用的采样电阻都是金属膜或氧化膜电阻，这种电阻是有感的，当电流流过取样电阻的电流有可能在下一个振荡周期到来之前还没放完，取样电阻承受的电流将越来越大，这样将会引起UC3842的误操作，甚至会引起电路不能正常工作，元器件被烧坏现象。因此，UC3842的这种过流保护功能有时难以起到很好的保护作用，存在着一定的缺陷。针对这种情况提出了二种改进的方法。<[p] >　　3.1 接入射极跟随器<[p] >　　在UC3842的采样电压处接入一个射极跟随器，从而在控制电压上增加了一个与脉宽调制时钟同步的人为斜坡，它可以在后续的周期内将△I扰动减小到零。如图2所示，射极跟随器的信号从基极输入，射极输出，它具有高输入阻抗、低输出阻抗、输入信号与输出信号相位相同的特点。因此，即使系统工作在占空比大于50%或连续的电感电流条件下，系统也不会出现不稳定的情况。<[p] >　　<[p] >&nbs[p] ;<[p] >　　3.2 取样电阻改用无感电阻<[p] >　　无感电阻是一种双线并绕的绕线电阻，其精度高且容易做到大功率。采用无感电阻后，其阻抗不会随着频的增加而增加。这样，即使在高频情况下取样电阻所消耗的功率也不会超过它的标称功率，因此也就不会出现电路不能正常工作，元器件被烧坏现象。<[p] >　　4.结束语<[p] >　　通过对UC3842集成电路优化改进后，它的性能将进一步得到提升，电压调整率得到提高，电路带负载的能力大大加强，整个电路的运行更加稳定。