采用UC3842a的反激式开关电源设计

采用uc3842的反激式开关电源设计

摘要：采用安森美公司的电流控制型脉宽调制芯片UC3842为一款1kW铅酸蓄电池充电器控制电路设计了输出功率为25W的辅助电源。

根据文献[5]设计了UC3842的外围电路，分析了输出反馈控制回路用元器件参数的计算方法，并结合给定功率场效应管最大耐压值设计了反激式高频变压器，最后将设计参数制作的样机安装到充电器控制板上，充电器在满载下工作稳定。实验结果表明：样机工作稳定可靠，具有的静态特性和动态特性。

高频开关稳压电源具有效率高、体积小、重量轻等突出优点而得到了广泛应用。传统的开关电源控制电路普遍为电压型拓扑，只有输出电压(www.dziuu.com)单闭控制环路，系统响应慢，线性率精度偏低。

随着PWM技术的飞速发展产生的电流型模式拓扑很快被大家认同和广泛应用。电流型控制系统是电压电流双闭环系统，一个是检测输出电压的电压外环，一个是检测开关管电流且具有逐周期限流功能的电流内环，具有更好的电压率和负载率，稳定性和动态特性也得到明显改善。

UC3842是一款单电源供电，带电流正向补偿，单路调制输出的高性能固定频率电流型控制集成芯片。本设计采用UC3842制作一款1kW铅酸电池充电器控制板用的辅助电源样机，并对其进行工作环境下的测试。

1UC3842的工作原理

UC3842内部组成框图如图1。

其中：1脚是内部误差放大器的输出端，通常此脚与2脚接有反馈网络，以确定误差放大器的增益和频响。

2脚是反馈电压输入端，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（为2.5V）进行比较，产生误差电压。

3脚是电流检测输入端，与取样电阻配合，构成过流保护电路。当电源电压异常时，功率开关管的电流增大，当取样电阻上的电压超过1V时，UC3842就停止输出，可以有效地保护功率开关管。

4脚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。

5脚接地。


6脚是输出端，此脚为图腾柱式输出，能提供±1A的峰值电流，可驱动双极型功率开关管或MOSFET.

7脚接电源，当供电电压低于16V时，UC3842不工作，耗电在1mA以下。输入电压可以通过一个大阻值电阻从高压降压获得。芯片工作后，输入电压可在10~30V波动，低于10V则停止工作。工作时耗电约为15mA.

8脚是基准电压输出，可输出精确的5V基准电压，电流可达50mA.由图1（b）可见，它主要误差放大器、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。UC3842的电压率可达0.01%,工作频率为500kHz.

2反激变换器的设计

电路图如下：

此次设计的反激变换器是从1kW充电器全桥开关电源初级侧高压直流部分取电输入电压。反激变换器预定技术指标如下。

输入电压：240~380VDC;输出电压：12VDC;输出电流：2A；纹波电压：±500mV；输出功率：25W；效率：85%；开关频率：65kHz；占空比：小于40%。
如图2，电路由主电路、控制电路、启动电路和反馈电路4部分组成。

主电路采用单端反激式拓扑，它是升降压斩波电路演变后加隔离变压器构成的，该电路具有结构简单，效率高，输入电压范围宽等优点。工作模式选择在断续模式到临界模式
。功率开关管选用N??MOSFETSTP9NK70ZFP（700V,5A）。次级整流二极管选用肖特基二极管SR540（40V,5A）.

控制电路是整个开关电源的核心，控制的好坏直接决定了电源整体性能。电路采用峰值电流型双环控制，即在电压闭环控制系统中加入峰值电流反馈控制。电路电流环控制采用UC3842内部电流环，电压外环采用TL431和光耦PC817构成的外部误差放大器，误差电压直接送到UC3842的1脚。

误差电压与电流比较器的同相输入端3脚经采样电阻采集到初级侧电流进行比较，从而调节输出端脉冲宽度。2脚接地。R4,C5是UC3842的定时元件，决定UC3842的工作频率，此设计中R4=5.6kΩ，C5=3300pF.当UC3842的1脚电压低于1V时，输出端将关闭；

当3脚上的电压高于1V时，电流限幅电路将开始工作，UC3842的输出脉冲中断。开关管上波形出现打嗝现象，从而可以实现过压、欠压、限流等保护功能。