分析電流控制型開(kāi)關(guān)電源方案

標(biāo)簽：電源 開(kāi)關(guān)電源 電力電子技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開(kāi)可靠的電源，進(jìn)入80年代計(jì)算機(jī)電源全面實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)電源化，率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代，進(jìn)入90年代開(kāi)關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機(jī)、通訊、電子檢測(cè)設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開(kāi)關(guān)電源，更促進(jìn)了開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)晶體管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開(kāi)關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制IC和MOSFET構(gòu)成。開(kāi)關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長(zhǎng)，但二者增長(zhǎng)速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高于開(kāi)關(guān)電源，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開(kāi)關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動(dòng)，這為開(kāi)關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。

電壓控制型開(kāi)關(guān)電源會(huì)對(duì)開(kāi)關(guān)電流失控，不便于過(guò)流保護(hù)，并且響應(yīng)慢、穩(wěn)定性差。與之相比，電流控制型開(kāi)關(guān)電源是一個(gè)電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，能克服電流失控的缺點(diǎn)，并且性能可靠、電路簡(jiǎn)單。據(jù)此，我們用UC3842芯片設(shè)計(jì)了一個(gè)電流控制型開(kāi)關(guān)電源。為了提高輸出電壓的精度，系統(tǒng)沒(méi)有采用離線式結(jié)構(gòu)，而采用直接反饋式結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上充分考慮了電磁兼容性和安全性，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、家電、視聽(tīng)和照明設(shè)備。

電流控制型開(kāi)關(guān)電源的原理框圖

電流型控制是針對(duì)電壓型控制的缺點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的，在保留了電壓控制型的輸出電壓反饋控制部分外，又增加了一個(gè)電流反饋環(huán)節(jié)，其原理框如圖1所示。

圖1 電流控制型開(kāi)關(guān)電源的原理框圖

電流控制型開(kāi)關(guān)電源是一個(gè)電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)為電流控制環(huán)，外環(huán)為電壓控制環(huán)。當(dāng)U O變化導(dǎo)致UF變化，或I變化導(dǎo)致US變化時(shí)，從而改變UO，達(dá)到輸出電壓穩(wěn)定的目的。

電流型控制芯片UC3842

UC3842 采用固定工作頻率脈沖寬度可控調(diào)制方式，共有8 個(gè)引腳，各腳功能如下：①腳是誤差放大器的輸出端，外接阻容元件用于改善誤差放大器的增益和頻率特性;②腳是反饋電壓輸入端，此腳電壓與誤差放大器同相端的2.5V 基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差電壓，從而控制脈沖寬度;③腳為電流檢測(cè)輸入端， 當(dāng)檢測(cè)電壓超過(guò)1V時(shí)縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態(tài);④腳為定時(shí)端，內(nèi)部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時(shí)間常數(shù)決定，f=1.8/(RT×CT);⑤腳為公共地端;⑥腳為推挽輸出端，內(nèi)部為圖騰柱式，上升、下降時(shí)間僅為50ns 驅(qū)動(dòng)能力為±1A ;⑦腳是直流電源供電端，具有欠、過(guò)壓鎖定功能，芯片功耗為15mW;⑧腳為5V 基準(zhǔn)電壓輸出端，有50mA 的負(fù)載能力。

圖2 UC3842內(nèi)部電路

8端口雙列直插塑料封裝的UC3842各管端口功能簡(jiǎn)介。

①端口COMP是內(nèi)部誤差放大器的輸出端。

②端口VFB是反饋電壓輸入端，與內(nèi)部誤差放大器同相輸入端的+2.5V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差電壓，控制脈沖的寬度。

③端口ISENSE是電流傳感端。在應(yīng)用電路中，在MOSFET的源極串接一個(gè)小阻值的取樣電阻，將脈沖變壓器的電流轉(zhuǎn)換成電壓并送入③端口，控制脈沖的寬度。

④端口RT/CT是定時(shí)端。鋸齒波振蕩器的振蕩頻率f=1.8/(RT·CT)，電流模式工作頻率可達(dá)500kHz。

⑤端口GND是接地。

⑥端口OUTPUT是輸出端，此端口為圖騰柱式輸出，驅(qū)動(dòng)電流的峰值高達(dá)l.0A。

⑦端口VCC是電源。當(dāng)供電電壓低于16V時(shí)，UC3824不工作，此時(shí)耗電在1mA以下。芯片工作后，輸入電壓可在10～30V之間波動(dòng)，工作電流約為15mA。

⑧端口VREF是基準(zhǔn)電壓輸出，可輸出精確的+5V基準(zhǔn)電壓，電流可達(dá)50mA。

UC3842構(gòu)成電流控制型開(kāi)關(guān)電源

1 電路組成

UC3842構(gòu)成的電流控制型開(kāi)關(guān)電源電路如圖3所示。

圖3 UC3842構(gòu)成電流控制型開(kāi)關(guān)電源