uc3842电压维修.docx
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uc3842电压维修
UC3842芯片小功率开关电源资料
UC3842芯片作为小功率开关电源得PWM脉宽调制芯片,在进行开关电源’>维修过程中,经常会遇到由于故障引起得uc3842/uc3844不能正常工作,现将电源不能起振或轻微起振(测量输出端电压低),但没有正常工作(表现为8Pin无5V)可能得原因作如下总结:
1、首先检查7Pin所连接得电解电容(或者反馈线圈所连接得电解电容),查瞧其容量就是否符合要求,如该电容容量明显减小,更换后应该不起振得故障就能恢复;如该电容正常,进行下一步检查。
2、在电路板上单独给uc3842/uc3844得7Pin加16V电压,测量其8Pin就是否有5V,如果测量8Pin有5V电压存在,则说明此芯片没有问题;如没有5V电压,须将uc
3842/uc3844拆下来单独加电16V至7Pin,测量8Pin就是否有5V,如果仍然没有5V,则可证明芯片已经损坏;如果测量8Pin有5V存在,则应该就是与8Pin相连接得外围元器件与地之间有短路存在。
此步骤主要就是检测uc3842/uc3844芯片本身就是否损坏,如果芯片没有损坏,基本可以排除故障出在初级部分,可以进行下一步检查。
(附:
检测UC3842
/uc3844芯片损坏与否得另一种方法为:
在检测完芯片外围元器件(或更换完外围损坏得元器件)后,先不装电源开关管,加输入电测uc3842/uc3844得7Pin电压,若电压在10—17V间波动其余各脚分别也有电压波动,则说明电路已起振,uc3842基本正常,若7脚电压低,其余管脚无电压或电压不波动,则uc3842/uc3844已损坏。
)
3、检查次级侧,推测应该就是次级由于输出过载或短路,导致电流增大,进而反映到初级侧使uc3842/uc3844芯片得3Pin实现保护,这就需要对次级侧实现过流保护功能得电子元器件进行逐一测量,直至查出故障。
现将uc3842/uc3844芯片正常工作时主要引脚电压列于下面:
1Pin:
1、545V2Pin:
2、488V
3Pin:
0、005V
6Pin:
1、05V
7Pin:
14、094V
8Pin:
4、988
电流控制型脉宽调制器UC3842在开关电源中得应用
开关稳压电源被誉为“新型高效节能电源”,它代表着稳压电源得发展方向。
由于内部器件工作在高频开关状态,因此本身消耗得能量极低,电源效率可以达到80%以上,比串连调整线性稳压电源得效率提高近一倍.随着电源技术得飞速发展,开关稳压电源正朝着小型化、高频化、集成化得方向发展,高效率得开关稳压电源已得到越来越广泛得应用。
本文首先概述开关稳压电源得基本工作原理,接着介绍电流型脉宽调制器UC3842芯片,着重论述了UC3842在开关稳压电源中得应用,并以一个实际应用实例分析了电源电路得构成与参数计算。
开关电源得基本工作原理
相对于线性稳压电源功耗较大得缺点,开关电源得效率可达90%以上,而且造价低、体积小。
开关电源得工作原理
如图1所示,它由调整管、滤波电路、比较器、三角波发生器、比较放大器与基准源等构成。
在图1中,三角波发生器得输出波形加到比较器得反相端,其同相端接比较放大器得输出Vf。
当三角波得幅度小
于比较器得同相输入时,比较器输出高电平,对应调整管导通得时间为ton。
反之,当三角波得幅度大于比较器得同相输入时,对应调整管得截至时间为toff。
为了稳定电压输出,按电压负反馈方式引入反馈,以确定基准源与比较放大器之间得联系。
假设输出电压增加,则FVo增加,比较放大器得输出Vf减小,那么比较器得输出波形中toff增加,从而使调整管得导通时间减小,输出电压下降,起到稳压得作用。
如果忽略电感得直流电阻,那么输出电压Vo为调整管发射极电压Ve得平均分量,于就是有:
其中,q为占空比。
在输入电压一定得时候,输出电压与占空比正比,通过改变比较器输出波形得占空比就可以控制输
出电压得幅值。
图1开关电源得工作原理
UC3842得工作原理
UC3842就是美国Unitorde公司生产得一种性能优良得电流控制型脉宽调制芯片•该调制器单端输出,能直接驱动双
极型得功率管或场效应管。
其主要优点就是管脚数量少,外围电路简单,电压调整率可达0、01%,工作频率高达500kH
乙启动电流小于1mA,正常工作电流为5mA,并可利用高频变压器实现与电网得隔离•该芯片集成了振荡器、具有温度补
偿得高增益误差放大器、电流检测比较器、图腾柱输出电路、输入与基准欠电压锁定电路以及PWM锁存器电路。
其内
部结构及基本外围电路如图2所示。
图2UC3842得内部结构及基本外围电路
UC3842就是8脚得双列直插得封装形式。
如图2所示,第1脚为补偿脚,内部误差放大器得输出端,外接阻容元件以确
定误差放大器得增益与频响。
第2脚就是反馈脚,将采样电压加到误差放大器得反相输入端,再与同相输入端得基准电压进
行比较,产生误差电压,控制脉冲得宽度。
第3脚为电流传感端,在功率管得源极串接一个小阻值得采样电阻,构成过流
保护电路。
当电源电压异常时,功率管得电流增大,当采样电阻上得电压超过1V时,UC3842就停止输出,有效地保护了功率管。
第4脚为锯齿振荡器外部定时电阻R与定时电容C得公共端。
第5脚为地.第6脚为图腾柱式输出电压,当上
面得三极管截止得时候下面得三极管导通,为功率管关断时提供了低阻抗得反向抽取电流回路,加速了功率管得关断。
第
7脚为输入电压,开关电源启动得时候需要在该引脚加一个不低于16V得电压,芯片工作后,输入电压可以在10〜30V之
间波动,低于10V时停止工作•第8脚为内部5、0V得基准电压输出,电流可达50mA。
o
电路上电时,外接得启动电路通过引脚7提供芯片需要得启动电压。
在启动电源得作用下,芯片开始工作,脉冲宽度调制
电路产生得脉冲信号经6脚输出驱动外接得开关功率管工作。
功率管工作产生得信号经取样电路转换为低压直流信号反
馈到3脚,维护系统得正常工作。
电路正常工作后,取样电路反馈得低压直流信号经2脚送到内部得误差比较放大器,与内
部得基准电压进行比较,产生得误差信号送到脉宽调制电路,完成脉冲宽度得调制,从而达到稳定输出电压得目得。
如果
输出电压由于某种原因变高,则2脚得取样电压也变高,脉宽调制电路会使输出脉冲得宽度变窄,则开关功率管得导通时间
变短,输出电压变低,从而使输出电压稳定,反之亦然•锯齿波振荡电路产生周期性得锯齿波,其周期取决于4脚外接得
RC网络。
所产生得锯齿波送到脉冲宽度调制器,作为其工作周期,脉宽调制器输出得脉冲周期不变,而脉冲宽度则随反
馈电压得大小而变化。
实际应用电路
图3开关稳压电源系统总体框图
根据UC3842得特点,设计一个30~36V可调得开关型稳压电源,其总体结构框图如图3所示。
交流输入后通过整流滤波得到直流电压,经过LM317后获得16、5V得直流电压,作为UC3842芯片得启动电压。
芯片启动后通过脉宽调制控制功率管得开关从而实现稳压输出。
控制电路得核心就是UC3842,其后级得高速开关功
率管要求满足一定得耐压值与足够大得额定电流。
这里可以选用IRF540,其耐压值高达100V,额定电流可以达到33A。
高频变压器得升压系数为1、2,采用双桥间距为0、3mm得铁氧铁芯,由直径0、65mm得铜丝绕制而成。
高频变压器
出来得脉动直流电压,先通过二极管整理,再通过3个50V/3300H得电解电容,与由一个33^H电感与2个104得电
图4UC3842得核心电路图
如图4所示,UC3842得工作频率由4脚与8脚间得RT与CT决定得•理论上,其内部得振荡频率最高可达500k
Hz。
在本系统中RT与CT分别选用了10kQ与0、045卩F,根据公式:
可以计算得其工作频率约为40kHz,符合开关电源得要求•在UC3842得2脚处接上一个10kQ得电位器,通过调节
电位器得阻值改变反馈电压,使脉宽得占空比发生变化,从而可以实现输出电压30〜36V得连续可调变化。
结语
利用电流控制型脉宽调制芯片UC3842为核心设计得开关稳压电源,电路结构简单、成本低、体积小、易实现,并且
可以克服电压型脉宽调制器开关稳压电源频响慢、电压调整率低与负载调整率低得缺点,具有广阔得应用前景。
基于UC3842得电流控制型开关电源
电压控制型开关电源会对开关电流失控,不便于过流保护,并且响应慢、稳定性差•与之相比,电流控制型开关电源就是
一个电压、电流双闭环控制系统,能克服电流失控得缺点,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。
为了提高输出电压得精度,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与安全性,可广泛应用于工业、家电、视听与照明设备。
电流控制型开关电源得原理框图
电流型控制就是针对电压型控制得缺点而发展起来得,在保留了电压控制型得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。
图1电流控制型开关电源得原理框图
电流控制型开关电源就是一个电压、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U0变化导致U
F变化,或I变化导致US变化时,都会使PWM电路得输出脉冲占空比发生变化,从而改变U0,达到输出电压稳定得目
得•
电流型控制芯片UC3842
UC3842就是一块功能齐全、较为典型得单端电流型PWM控制集成电路,内包含误差放大器、电流检测比较器、P
WM锁存器、振荡器、内部基准电源与欠压锁定等单元•它提供8端口双列直插塑料封装与14端口塑料表面贴装封装,
内部结构如图2所示.
图2UC3842内部电路
8端口双列直插塑料封装得UC3842各管端口功能简介。
1端口P就是内部误差放大器得输出端。
2端口VFB就是反馈电压输入端,与内部误差放大器同相输入端得+2、5V基准电压进行比较,产生误差电压,控制
脉冲得宽度。
3端口ISENSE就是电流传感端。
在应用电路中,在MOSFET得源极串接一个小阻值得取样电阻,将脉冲变压器得
电流转换成电压并送入③端口,控制脉冲得宽度。
4端口RT/CT就是定时端。
锯齿波振荡器得振荡频率f=1、8/(RT・CT),电流模式工作频率可达50OkHz。
5端口GND就是接地。
6端口OUTPUT就是输出端,此端口为图腾柱式输出,驱动电流得峰值高达1、0A.
7端口VCC就是电源。
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就是基准电压输出,可输出精确得+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构成得电流控制型开关电源电路如图3所示。
图3UC3842构成电流控制型开关电源
2工作原理
220V交流电先通过滤波网络滤掉各种干扰。
电阻R1主要用来消除断电瞬间残留得电压,热敏电阻RT1可以限制浪
涌电流,压敏电阻VDR保护电路免受雷电得冲击。
然后,再经过E1整流、C4滤波,获得约300V直流电压后分两路
输出:
一路经开关变压器T加到MOSFETQ1得漏极,另一路经R3加到C17得正端•当C17得正端电位升到>R16时,⑦端口得工作电压,UC3842电路启动,⑥端口电位上升,Q1开始导通,同时⑧端口得5V电压通过内电路建立•C17
容量最好在1O0^F以上,否则电源将出现打嗝现象。
C12滤波电容消除在开关时会产生尖峰脉冲,C11为消噪电容,
R6、C13决定锯齿波振荡器得振荡频率,R9、C15用来确定误差放大器得增益与频响。
C14起斜坡补偿作用,能提高采样电压得可靠性。
正常工作后,线圈N2上得高频电压经过D2、R17、C18、D3为UC3842提供工作电压•
当开关管导通时,整流电压加在开关变压器初级绕组上得电能变成磁能储存在开关变压器中。
开关管截止后,能量通过次级绕组释放到负载上。
D7、D8就是脉冲整流二极管,C7、R5吸收旁路开机瞬间出现得脉冲电流,L3、C8、C9、
C10组成滤波电路•输出电压可由下式描述。
UO=UI(TON/KTOFF)
式中,UO为输出电压,UI为整流电压,K为变压器得变压比,TON为Q1得导通时间,TOFF为Q2得截止时间。
由上式可知,输出电压与开关管得导通时间及输入电压成正比,与变压器得变压比及开关管得截止时间成反比.C16、R12、D5用来限制栅极电压与电流,进而改善Q1开关速度,有利于改善电磁兼容性。
R13主要来防止Q1栅极悬空,D1、R4、C5与D6、R16、C20构成两级吸收回路,用于吸收尖峰电压,防止Q1损坏。
系统中得稳压电路有:
•电流反馈电路。
Q1源极串接取样电阻R15,把电流信号变为电压信号,送入UC3842内部得电流检测比较器同
相端•当Q1导通,电流斜率上升时,取样电阻R15得电压增加。
一旦R15得电压等于电流检测比较器反相端得电压,内
部触发器复位,Q1截止,即实现了以电流控制⑥端口激励脉冲得占空比来稳定输出电压.C19用来抑制取样电流得尖脉冲。
•电压反馈电路。
主要由可编程精密稳压器TL431与线性光电耦合器PC817组成。
输出电压经R21、R22分压
后得到取样电压,送到可编程精密稳压器TL431得参考端口,改变R21、R22得阻值,使TL431得稳压值变化,即可改变开关电源得输出电压。
C21、R19对可编程精密稳压器TI431内部放大器进行相位补偿。
系统通过改变光电耦合器U2得发光强度来改变UC3842反馈端电压以实现稳压•当输出电压升高时,TL431两端得电压UKA保持不变,光电耦合器控制端电流增大,②端口反馈端电压值随之增大,UC3842内部得电流检测比较器反相端得电压变低,输出端⑥端口得脉冲信号占空比变低,开关管得导通时间减少,输出电压降低;反之,如果输出电压下降时,UC3842得输出脉冲占空比
增大,输出电压增高,达到稳压目得。
另一方面,⑦端口电源电压由D2整流、C18滤波产生,反映了输出电压得变化,
起到反馈作用,使输出电压稳定。
•电路有前馈线调整功能.在负载不变时,输入电压突然增加,开关变压器得感应电流由于输入电压增加而迅速斜升,因反馈信号与误差信号尚未改变,限流作用发生比较快,故脉冲宽度变得比较窄。
所以,市电得变化在影响输出之前己被补偿,
即提高了对输入电压得响应速度。
图4斜率补偿
当系统工作在占空比大于50%或连续电感电流条件下,会产生谐波振荡,它就是由固定频率与峰值电流取样同时工作所引起,图4A显示了这种现象。
在t0时刻,Q1导通,电感电流以斜率ml上升,t1时刻,电流取样输入到达由控制电压建立得门限•这导致Q1截止,电流以斜率m2下降,直至下一个振荡周期。
如果系统有一个扰动加到控制电压上,产生
个小得△I(图中虚线),系统将不稳定•
为了能使系统在占空比大于50%或连续电感电流条件下仍能可靠工作,将④端口得锯齿波电压通过射极跟随器Q2
送入③端口,从而在电流取样端上增加了一个与脉宽调制时钟同步得人为斜坡,可以在后续周期将扰动减小至零,女口图
4B所示。
该补偿斜坡得斜率必须等于或略大于m2/2,系统才具有稳定性.
系统设计得保护电路有:
•输出过压保护电路I。
当输出电压较高,通过电压反馈电路使得②端口电压超过2、5V时,内部触发器复位,外接
Q1截止,达到输出过压保护得目得。
•输出过压保护电路n。
当输出电压升高,高于D9得击穿电压时,稳压二极管D9击穿,可控硅SCR触发导通,使
,Q1一直截止,达到输出过压保护得目得
D4、R8构成次级过流、过载保护电路.当次
光电耦合器二极管得负端电压降为OV,光电耦合器饱与,②端口电压为最大值
•输出过流、过载保护电路.在电路过流、过载时,输出电压降低,Q3、级未过载时,Q3、D4截止;当次级过载时,Q3、D4导通,④端口电位下降,锯齿波振荡器停振,达到过流、过载保护得
目得。
•Q1过流保护电路。
当电源电压异常时,开关回路得电流增大,取样电阻R15上得电压超过1V时,内部触发器复
位,外接Q1截止,有效地保护了Q1。
结论
本系统采用UC3842设计得电流控制型开关电源,克服了电压控制型开关电源电压调整率与负载调整率差得缺点,并
且性能可靠,电路简单。
该电源就是20〜80W得小功率开关电源得理想电源。
基于UC3842得单端反激式开关电源得设计与分析
电源装置就是电力电子技术应用得一个重要领域,其中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高、体积小与重量轻等突
出优点,获得了广泛得应用。
开关电源得控制电路可以分为电压控制型与电流控制型,前者就是一个单闭环电压控制系统,
系统响应慢,很难达到较高得线形调整率精度,后者,较电压控制型有不可比拟得优点。
UC3842就是由Unitrode公司开发得新型控制器件,就是国内应用比较广泛得一种电流控制型脉宽调制器。
所谓
电流型脉宽调制器就是按反馈电流来调节脉宽得。
在脉宽比较器得输入端直接用流过输出电感线圈电流得信号与误差放大器输出信号进行比较,从而调节占空比使输出得电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。
由于结构上有电压环、电流环双环系统,因此,无论开关电源得电压调整率、负载调整率与瞬态响应特性都有提高,就是比较理想得新型得控制器闭。
1电路设计与原理
1。
1UC3842工作原理
UC3842就是单电源供电,带电流正向补偿,单路调制输出得集成芯片,其内部组成框图如图l所示。
其中脚1外接阻
容元件,用来补偿误差放大器得频率特性。
脚2就是反馈电压输入端,将取样电压加到误差放大器得反相输入端,再与同相输入端得基准电压进行比较,产生误差电压.脚3就是电流检测输入端,与电阻配合,构成过流保护电路。
脚4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,基准电压VREF为0。
5V。
输出电压将决定变压器得变压比.由图
1可见,它主要包括高频振荡、误差比较、欠压锁定、电流取样比较、脉宽调制锁存等功能电路。
UC3842主要用于高
频中小容量开关电源,用它构成得传统离线式反激变换器电路在驱动隔离输出得单端开关时,通常将误差比较器得反向输入端通过反馈绕组经电阻分压得到得信号与内部2.5V基准进行比较,误差比较器得输出端与反向输入端接成PI补偿网络,
PWM序列得占空比,达到电路稳定得目得。
误差比较器得输出端与电流采样电压进行比较,从而控制
图1UC3842内部组成框图
1。
2系统原理
本文以UC3842为核心控制部件,设计一款AC220V输入,DC24V输出得单端反激式开关稳压电源。
开关电
源控制电路就是一个电压、电流双闭环控制系统•变换器得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,具有良好得频率响应特性。
主要得功能模块包括:
启动电路、过流过压欠压保护电路、反馈电路、整流电路。
以下对各个模块得原理与功能进行分析。
电路原理图如图2所示。
图2电珞原理图
1.2.1启动电路
如图2所示交流电由C16、L1、C15以及C14、C13进行低通滤波,其中C16、C15组成抗串模干扰电路,用于抑制正态噪声;C14、C13、L1组成抗共模干扰电路,用于抑制共态噪声干扰。
它们得组合应用对电磁干扰由很强得衰减旁路作用。
滤波后得交流电压经D1〜D4桥式整流以及电解电容C1、C2滤波后变成31OV得脉动直流电压,此电
压经R1降压后给C8充电,当C8得电压达到UC3842得启动电压门槛值时,UC3842开始工作并提供驱动脉冲,由脚
6输出推动开关管工作。
随着UC3842得启动,R1得工作也就基本结束,余下得任务交给反馈绕组,由反馈绕组产生电
压给UC3842供电。
由于输入电压超过了UC3842得工作,为了避免意外,用D10稳压管限定UC3842得输入电压,
否则将出现UC3842被损坏得情况。
1。
2.2短路过流、过压、欠压保护电路
由于输入电压得不稳定,或者一些其她得外在因素,有时会导致电路出现短路、过压、欠压等不利于电路工作得现象
发生,因此,电路必须具有一定得保护功能。
如图
2所示,如果由于某种原因,输出端短路而产生过流,开关管得漏极
0。
3V达到1V(即
电流将大幅度上升,R9两端得电压上升,UC3842得脚3上得电压也上升。
当该脚得电压超过正常值
电流超过1。
5A)时,UC3842得PWM比较器输出高电平,使PWM锁存器复位,关闭输出。
这时,UC3842得脚6无输出,MOS管S1截止,从而保护了电路。
如果供电电压发生过压(在265V以上),UC3842无法调节占空比,变压
器得初级绕组电压大大提高,UC3842得脚7供电电压也急剧上升,其脚2得电压也上升,关闭输出。
如果电网得电
压低于85V,UC3842得脚1电压也下降,当下降IV(正常值就是3.4V)以下时,PWM比较器输出高电平,使PWM锁存器复位,关闭输出•如果人为意外地将输出端短路,这时输出电流将成倍增大,使得自动恢复开关RF内部得热量激增,
它立即断开电路,起到过压保护作用•一旦故障排除,自动恢复开关RF在5s之内快速恢复阻抗•因此,此电路具有短路过
流、过压、欠压三重保护。
1。
2。
3反馈电路
反馈电路采用精密稳压源TL431与线性光耦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得调整。
如图2所示,R4、R5就是精密稳压源得外接控制电阻,它们决定输出电压得高低,
与TL431一并组成外部误差放大器。
当输出电压升高时,取样电压VR7也随之升高,设定电压大于基准电压(TL431得基
准电压为2.5V),使TL431内得误差放大器得输出电压升高,致使片内驱动三极管得输出电压降低,也使输出电压Vo下
降,最后Vo趋于稳定;反之,输出电压下降引起设置电压下降,当输出电压低于设置电压时,误差放大器得输出电压下降,片内得驱动三极管得输出电压升高,最终使得UC3842得脚1得补偿输入电流随之变化,促使片内对PWM比较器进行调
节,改变占空比,达到稳压得目得。
R7、R8得阻值就是这样计算得:
先固定R7得阻值,再计算R8得阻值,即
1.2.4整流滤波电路
输出整流
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- uc3842 电压 维修
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