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分析电流控制型开关电源方案

作者:时间:2012-08-01来源:网络收藏

标签:电源 电力电子技术

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/176592.htm

随着电力电子技术的高速发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子设备都离不开可靠的电源,进入80年代计算机电源全面实现了化,率先完成计算机的电源换代,进入90年代相继进入各种电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、设备电源等都已广泛地使用了开关电源,更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源是利用现代电力电子技术,开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比,二者的成本都随着输出功率的增加而增长,但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上,反而高于开关电源,这一成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术在不断地创新,这一成本反转点日益向低输出电力端移动,这为开关电源提供了广泛的发展空间。

电压控制型开关电源会对开关失控,不便于过流保护,并且响应慢、稳定性差。与之相比,控制型开关电源是一个电压、双闭环控制系统,能克服电流失控的缺点,并且性能可靠、电路简单。据此,我们用UC3842芯片设计了一个电流控制型开关电源。为了提高输出电压的精度,系统没有采用离线式结构,而采用直接反馈式结构。本系统在设计上充分考虑了电磁兼容性和安全性,可广泛应用于工业、家电、视听和照明设备。

电流控制型开关电源的原理框图

电流型控制是针对电压型控制的缺点而发展起来的,在保留了电压控制型的输出电压反馈控制部分外,又增加了一个电流反馈环节,其原理框如图1所示。

分析电流控制型开关电源方案

图1 电流控制型开关电源的原理框图

电流控制型开关电源是一个电压、电流双闭环控制系统,内环为电流控制环,外环为电压控制环。当U O变化导致UF变化,或I变化导致US变化时,从而改变UO,达到输出电压稳定的目的。

电流型控制芯片UC3842

UC3842 采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式,共有8 个引脚,各脚功能如下:①脚是误差放大器的输出端,外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和频率特性;②脚是反馈电压输入端,此脚电压与误差放大器同相端的2.5V 基准电压进行比较,产生误差电压,从而控制脉冲宽度;③脚为电流检测输入端, 当检测电压超过1V时缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态;④脚为定时端,内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定,f=1.8/(RT×CT);⑤脚为公共地端;⑥脚为推挽输出端,内部为图腾柱式,上升、下降时间仅为50ns 驱动能力为±1A ;⑦脚是直流电源供电端,具有欠、过压锁定功能,芯片功耗为15mW;⑧脚为5V 基准电压输出端,有50mA 的负载能力。

分析电流控制型开关电源方案

图2 UC3842内部电路

8端口双列直插塑料封装的UC3842各管端口功能简介。

①端口COMP是内部误差放大器的输出端。

②端口VFB是反馈电压输入端,与内部误差放大器同相输入端的+2.5V基准电压进行比较,产生误差电压,控制脉冲的宽度。

③端口ISENSE是电流传感端。在应用电路中,在MOSFET的源极串接一个小阻值的取样电阻,将脉冲变压器的电流转换成电压并送入③端口,控制脉冲的宽度。

④端口RT/CT是定时端。锯齿波振荡器的振荡频率f=1.8/(RT·CT),电流模式工作频率可达500kHz。

⑤端口GND是接地。

⑥端口OUTPUT是输出端,此端口为图腾柱式输出,驱动电流的峰值高达l.0A。

⑦端口VCC是电源。当供电电压低于16V时,UC3824不工作,此时耗电在1mA以下。芯片工作后,输入电压可在10~30V之间波动,工作电流约为15mA。

⑧端口VREF是基准电压输出,可输出精确的+5V基准电压,电流可达50mA。

UC3842构成电流控制型开关电源

1 电路组成

UC3842构成的电流控制型开关电源电路如图3所示。

分析电流控制型开关电源方案

图3 UC3842构成电流控制型开关电源

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