由UC3842組成的彩顯開關(guān)電源電路原理分析

UC3842是一種新型PWM脈寬UC3842調(diào)制集成電路，內(nèi)含脈沖信號發(fā)生器、穩(wěn)壓電路、脈寬調(diào)整電路、電壓和電流檢測電路等；是一種單端隔離電流型脈沖寬度調(diào)制集成電路。由UC3842組成的開關(guān)電源典型應(yīng)用電路如圖1所示，該電路主要由消磁電路，輸入電網(wǎng)抗干擾電路，交流變直流電路，電壓變換電路，穩(wěn)壓控制電路，開關(guān)電源頻率鎖定電路等部分組成。

(1)啟動振蕩電路
在圖1中，接通電源開關(guān)SW901后，220V交流電壓經(jīng)保險管F901，共軛濾波器L901和L902L輸入，由VD901~VD904橋式整流，C908濾波獲得300V左右的直流電壓。這個電壓一路經(jīng)開關(guān)變壓器T901的初級⑤~⑦腳間繞組經(jīng)R913電阻加至開關(guān)管VT901的漏極；另一路經(jīng)R907、R909、R908、ZD901、VT902等構(gòu)成的有源限壓電路，使VT902管發(fā)射極獲得約45V直流電壓，再經(jīng)R911電阻對C913充電，當(dāng)C913兩端電壓達(dá)到16V時，N901(UC3842)內(nèi)的基準(zhǔn)電壓發(fā)生器啟動，產(chǎn)生5V基準(zhǔn)電壓，并從第⑧腳輸出，經(jīng)R926送入第④腳內(nèi)的振蕩器，啟動振蕩器工作。

(2)穩(wěn)壓過程
當(dāng)電網(wǎng)電壓升高或負(fù)載變小導(dǎo)致開關(guān)電源輸出電壓升高時，經(jīng)VD909整流、C914濾波產(chǎn)生15V電壓同時升高，致使經(jīng)R915、RP901、R916、R917等形成的取樣電壓(即N901②腳上的電壓)超過2.5V，該電壓與內(nèi)部放大器同相輸入端2.5V基準(zhǔn)電壓比較后，得到的誤差控制電壓，經(jīng)放大后控制振蕩器輸出脈沖的占空比，使其變小，開關(guān)管VT901導(dǎo)通時間相對縮小，從而使輸出電壓降低；反之，當(dāng)電網(wǎng)電壓變低或負(fù)載變小導(dǎo)致開關(guān)電源輸出電壓變低時，VT901的導(dǎo)通時間變長，從而使輸出電壓升高。

(3)保護(hù)電路
反峰壓吸收電路 。R912、VD907、C912構(gòu)成了保護(hù)開關(guān)管VT901的反峰壓吸收電路，用來吸收VT901在由飽和進(jìn)入截止產(chǎn)生的反峰電壓。

過流保護(hù)

N901的③腳為過流保護(hù)控制端，電阻R924為過流取樣電阻，當(dāng)負(fù)載過重時，開關(guān)管VT901的源極電流變大，電阻R924上的電壓將正比增大，這樣通過隔離電阻R925將使N901的③腳電位升高，當(dāng)該腳電位升到1V左右時，N901內(nèi)部的鎖定電路動作，使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，關(guān)斷第⑥腳驅(qū)動脈沖，VT901始終處于截止?fàn)顟B(tài)，從而起到了防止故障擴(kuò)大的作用。

欠壓保護(hù)

當(dāng)N901⑦腳上的啟動電壓小于16V時，電路將不能啟動，從而禁止顯示器在過低的電網(wǎng)電壓下工作。電路完成啟動進(jìn)入正常工作狀態(tài)下，如因負(fù)載過重或VD908、C913、R914等元件組成的整流濾波電路異常而使N901⑦腳電壓小于13V時，第⑦腳內(nèi)部的鎖定電路動作，判斷驅(qū)動脈沖，實(shí)現(xiàn)欠壓保護(hù)。

過壓保護(hù)

該電路也設(shè)置在N901的⑦腳內(nèi)，正常工作時該腳的電壓穩(wěn)定在14V左右。當(dāng)市電AC電壓大幅升高時，整流濾波后電壓也將上升，這一電壓通過L901進(jìn)行耦合，在②~③繞組上感應(yīng)的電勢經(jīng)VD908、C913整流濾波后的電壓也隨之上升，并加至⑦腳內(nèi)的過壓保護(hù)電路。當(dāng)該電壓達(dá)到過壓保護(hù)電路20V的啟控電壓時，過壓保護(hù)電路將會動作，控制其內(nèi)部的振蕩器停振，⑥腳便無脈沖信號輸出，使VT901截止，從而達(dá)到了過壓保護(hù)的目的。

電路優(yōu)化改進(jìn)

通過對由UC3842組成的彩顯開關(guān)電源電路原理分析，發(fā)現(xiàn)UC3842的過流保護(hù)功能是通過腳③實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)腳③上檢測的電壓高于1V時，就會使UC3842內(nèi)部的比較器翻轉(zhuǎn)，將PWM鎖存器置零，使脈沖調(diào)制器處于關(guān)閉狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了電路的過流保護(hù)。由于檢測電阻能感應(yīng)出峰值電感電流，所以自然形成逐個脈沖限流電路，只要檢測電阻上的電平達(dá)到1V，脈寬調(diào)制器立即關(guān)閉，因此這種峰值電感電流檢測技術(shù)可以精確限制輸出的最大電流，使得開頭電源中的磁性元件和功率器件不必設(shè)計較大的余量，就能保證穩(wěn)壓電源的工作可靠。但是，通常采用的采樣電阻都是金屬膜或氧化膜電阻，這種電阻是有感的，當(dāng)電流流過取樣電阻的電流有可能在下一個振蕩周期到來之前還沒放完，取樣電阻承受的電流將越來越大，這樣將會引起UC3842的誤操作，甚至?xí)痣娐凡荒苷９ぷ?，元器件被燒壞現(xiàn)象。因此，UC3842的這種過流保護(hù)功能有時難以起到很好的保護(hù)作用，存在著一定的缺陷。針對這種情況提出了二種改進(jìn)的方法。

(1)接入射極跟隨器
在UC3842的采樣電壓處接入一個射極跟隨器，從而在控制電壓上增加了一個與脈寬調(diào)制時鐘同步的人為斜坡，它可以在后續(xù)的周期內(nèi)將△I擾動減小到零。如圖2所示，射極跟隨器的信號從基極輸入，射極輸出，它具有高輸入阻抗、低輸出阻抗、輸入信號與輸出信號相位相同的特點(diǎn)。因此，即使系統(tǒng)工作在占空比大于50%或連續(xù)的電感電流條件下，系統(tǒng)也不會出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。

(2)取樣電阻改用無感電阻
無感電阻是一種雙線并繞的繞線電阻，其精度高且容易做到大功率。采用無感電阻后，其阻抗不會隨著頻的增加而增加。這樣，即使在高頻情況下取樣電阻所消耗的功率也不會超過它的標(biāo)稱功率，因此也就不會出現(xiàn)電路不能正常工作，元器件被燒壞現(xiàn)象。

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