UC3842芯片内部结构 - 基于UC3842的电动车用开关电源设计

　　UC3842芯片能同时满足较好的电气性能和较低的成本，因而被广泛地用于20～50 W 的小功率开关电源。图中8脚是其内部基准电压(5 V);7脚是其电源端，芯片工作的开启电压为16V，欠压锁定电压为10 V;4脚接振荡电路，产生所需频率的锯齿波，RT接在4、8脚之间，CT接在4脚和地之间。1和2脚为补偿端和内部电压比较器的反相输入端;从3脚引入的电流反馈信号与1脚的电压误差信号比较，产生一个PWM(脉宽调制)波，从6脚(输出端)输出该信号，控制功率器件的通断。3脚为电流检测输入端。由于电流比较器输入端设置了1 V的电流钳位，当电流过大而使电流检测电阻R13(如图3所示)。上的电压超过1 V(即3脚电平大于1 V)时，将关断PWM脉冲，从而达到限流保护的目的。

　　3 开关电源的电路设计

　　本文以UC3842为核心控制部件，设计了DC48 V输入、DC12 V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、反馈电路、保护电路、整流电路。以下对各个模块的原理和功能进行分析。开关电源电路原理图见图3。

　　3.1 启动电路

　　如图3，电源通过启动电阻R，给电容E2充电，当E2电压达到UC3842的启动电压门槛值时，UC3842开始工作并提供驱动脉冲，由6端输出推动开关管工作。随着UC3842的启动，R3的工作也就基本结束，余下的任务交给反馈绕组，由反馈绕组产生电压来为UC3842供电。由于48 V 的输入电压，超过了UC3842的工作电压，为了避免意外，用D3稳压管限定UC3842的输入电压。否则，将出现UC3842被损坏的情况。

　　3.2 过流、短路保护电路

　　如图3，当负载电流超过额定值时，场效应电流增加，R13上的电压反馈至CSEN(3脚)，通过内部电流检测比较器输出复位信号，最后导致开关管关闭。只有在下一个基准脉冲到来时，才可能重新开启开关管，而不可能出现开关管电流在恒流值左右振荡的情况。

　　当出现输出短路时，输出电压会下降，同时为UC3842供电的反馈绕组也会出现输出电压下降。当输入电压低于10 V时，UC3842停止工作，没有触发脉冲输出，使场效应管截止。短路现象消失后，电源重新启动，自动恢复正常工作。这就是俗称的电路“打嗝”现象。

　　3.3 精密反馈电路

　　当开关管导通时，整流电压加在变压器初级绕组上的电能变成磁能储存在变压器中，开关管截止后，能量通过次级绕组释放到负载上。由公式：Uo=(Ton/(nToff))E 可以得出，输出电压和开关管的导通时间及输入电压成正比;与初，次级绕组的匝数比及开关管的截止时间成反比。

　　反馈电路采用精密稳压器TL431和线性光耦PC817。利用TL431可调式精密稳压器构成误差电压放大器，再通过线性光耦对输出进行精确的调整。

　　如图3，输出电压经R11，R12分压后得到的取样电压，与TL431中的2.5 V带隙基准电压进行比较。当输出电压出现正误差，取样电压>2.5 V，TL431的稳压值降低，光耦U2控制端电流增大，UC3842的反馈端(VFB)电压值增大，输出端的脉冲信号占空比降低，开关管的导通时间减少，输出电压降低;反之，如果输出电压出现负误差，UC3842的输出脉冲占空比增大，输出电压增高，达到稳压目的。同时，整个电源系统的输入、输出被隔离，UC23842受到的干扰减少。

　　在对电压精度要求高的场合，会把电压反馈信号从补偿端(CMOP)输入，不用UC3842的内部放大器，因此反馈信号的传输缩短了一个放大器的传输时间，使电源的动态响应更快。