中心議題：

• UC3842的典型應用
• UC3842保護電路的缺陷
• 保護電路的改進

解決方案：

• 基於UC3842的開關電源保護電路的改進方案

引言　

UC3842是美國Unltmde公司生產的一種性能優良的電流控製型脈寬調製芯片
，它具有管腳數量少，外圍電路簡單等特點，因而得到了廣泛的應用。但隨著UC3842開關頻率的提高
，由它所構成的開關電源的保護電路也出現了很多問題。本文分析了UC3842保護電路的缺陷及改進的方法。　　

1 UC3842的典型應用　　

UC3842的典型應用電路如圖l所示。該電路主要由橋式整流電路
，高頻變壓器，MOS功率管以及電流型脈寬調製芯片UC3842構成。其工作原理為：220V的交流電經過橋式整流濾波電路後，得到大約+300V的直流高壓，這一直流電壓被M0S功率管斬波並通過高頻變壓器降壓

，變成頻率為幾十kHz的矩形波電壓，再經過輸出整流濾波，就得到了穩定的直流輸出電壓。其中高頻變壓器的自饋線圈N2中感應的電壓
，經D2整流後所得到的直流電壓被反饋到UC3842內部的誤差放大器並和基準電壓比較得到誤差電壓Vr，同時在取樣電阻R11上建立的直流電壓也被反饋到UC3842電流測定比較器的同柑輸入端
，這個檢測電壓和誤差電壓 
Vt相(xiang)比(bi)較(jiao)
，產(chan)生(sheng)脈(mai)衝(chong)寬(kuan)度(du)可(ke)調(tiao)的(de)驅(qu)動(dong)信(xin)號(hao)，用(yong)來(lai)控(kong)製(zhi)開(kai)關(guan)功(gong)率(lv)管(guan)的(de)導(dao)通(tong)和(he)關(guan)斷(duan)時(shi)間(jian)
，以(yi)決(jue)定(ding)高(gao)頻(pin)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)通(tong)斷(duan)狀(zhuang)態(tai)，從(cong)而(er)達(da)到(dao)輸(shu)出(chu)穩(wen)壓(ya)的(de)目(mu)的(de)。圖(tu)l中，R5用來限製C8產生的充電峰值電流。考慮到Vi及Vref上的噪聲電壓也會影響輸出的脈衝寬度，因此，在UC3842的腳7和腳8上分別接有消噪電容C4和C2。R7是MOS功率管的柵極限流電阻。另外，在UC3842的輸入端與地之間，還有34V的穩壓管，一旦輸入端出現高壓，該穩壓管就被反向擊穿，將Vi鉗位於34V，保護芯片不致損壞。　　

2 UC3842保護電路的缺陷　　

2.l 過載保護的缺陷　　

當電源過載或輸出短路時，UC3842的保護電路動作
，使輸出脈衝的占空比減小，輸出電壓降低，UC3842的供電電壓也跟著降低，當低到UC3842不能工作時
，整個電路關閉，然後通過R6扡始下一次啟動過程。這種保護被稱為“打嗝”式(hiccup)保護。在這種保護狀態下
，電源隻工作幾個開關周期，然後進入很長時間(幾百ms到幾s)的(de)啟(qi)動(dong)過(guo)程(cheng)，因(yin)此(ci)
，它(ta)的(de)平(ping)均(jun)功(gong)率(lv)很(hen)低(di)。但(dan)是(shi)，由(you)於(yu)變(bian)壓(ya)器(qi)存(cun)在(zai)漏(lou)感(gan)等(deng)原(yuan)因(yin)
，有(you)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)在(zai)每(mei)個(ge)開(kai)關(guan)周(zhou)期(qi)都(dou)有(you)很(hen)高(gao)的(de)開(kai)關(guan)尖(jian)峰(feng)電(dian)壓(ya)，即(ji)使(shi)在(zai)占(zhan)空(kong)比(bi)很(hen)小(xiao)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)
，輔(fu)助(zhu)供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya)也(ye)不(bu)能(neng)降(jiang)到(dao)足(zu)夠(gou)低(di)，所(suo)以(yi)不(bu)能(neng)實(shi)現(xian)理(li)想(xiang)的(de)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)。　　

2.2過流保護的缺陷　　

UC3842的過流保護功能是通過腳3實現的。當腳3上檢測的電壓高於lV時
，就會使UC3842內部的比較器翻轉
，將PWM鎖suo存cun器qi置zhi零ling，使shi脈mai衝chong調tiao製zhi器qi處chu於yu關guan閉bi狀zhuang態tai，從cong而er實shi現xian了le電dian路lu的de過guo流liu保bao護hu。由you於yu檢jian測ce電dian阻zu能neng感gan應ying出chu峰feng值zhi電dian感gan電dian流liu，所suo以yi自zi然ran形xing成cheng逐zhu個ge脈mai衝chong限xian流liu電dian路lu，隻zhi要yao檢jian測ce電dian阻zu上shang的de電dian平ping達da到daolV，脈mai寬kuan調tiao製zhi器qi立li即ji關guan閉bi
，因yin此ci這zhe種zhong峰feng值zhi電dian感gan電dian流liu檢jian測ce技ji術shu可ke以yi精jing確que限xian製zhi輸shu出chu的de最zui大da電dian流liu，使shi得de開kai關guan電dian源yuan中zhong的de磁ci性xing元yuan件jian和he功gong率lv器qi件jian不bu必bi設she計ji較jiao大da的de餘yu量liang，就jiu能neng保bao證zheng穩wen壓ya電dian源yuan的de工gong作zuo可ke靠kao。但dan是shi，通tong常chang我wo們men采cai用yong的de采cai樣yang電dian阻zu都dou是shi金jin屬shu膜mo或huo氧yang化hua膜mo電dian阻zu，這zhe種zhong電dian阻zu是shi有you感gan的de，當dang電dian流liu流liu過guo取qu樣yang電dian阻zu時shi
，就jiu會hui感gan生sheng一yi定ding的de感gan性xing電dian壓ya。這zhe個ge電dian感gan分fen量liang在zai高gao頻pin時shi呈cheng現xian的de阻zu抗kang會hui很hen大da，因yin此ci它ta將jiang消xiao耗hao很hen大da的de功gong率lv。隨sui著zhe頻pin率lv的de增zeng加jia，流liu過guo取qu樣yang電dian阻zu的de電dian流liu有you可ke能neng在zai下xia一yi個ge振zhen蕩dang周zhou期qi到dao來lai之zhi前qian還hai沒mei放fang完wan，取qu樣yang電dian阻zu承cheng受shou的de電dian流liu將jiang越yue來lai越yue大da
，這zhe樣yang將jiang會hui引yin起qiUC3842的誤操作，甚至會引起炸機。因此，UC3842的這種過流保護功能有時難以起到很好的保護作用
，存在著一定的缺陷。　　
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2.3電路穩定性的缺陷　　

在圖l所示的電路中，當電源的占空比大於50％
，或變壓器工作在連續電流條件下時，整個電路就會產生分諧波振蕩
，引起電源輸出的不穩定。圖2表示了變壓器中電感電流的變化過程。沒在t0時刻
，開關開始導通，使電感電流以斜率m1上升，該斜率是輸入電壓除以電感的函數。t1時刻，電流取樣輸入達到由控製電壓建立的門限
，這導致開關斷開，電流以斜率m2衰減
，直至下一個振蕩周期。如果此時有一個擾動加到控製電壓上，那麼它將產生一個△I
，這樣我們就會發現電路存在著不穩定的情況
，即在一個固定的振蕩器周期內
，電流衰減時閘減少，最小電流開關接通時刻t2上升了△I+△Im2/m1，最小電流在下一個周期t3減小到(△I+△Im2/m4)(m2/m1)，在每一個後續周期，該擾動m2／m1被相乘，在開關接通時交替增加和減小電感電流，也許需要幾個振蕩器周期才能使電感電流為零，使過程重新開始，如果m2／m1大於l，將會不穩定。因此
，圖l所示的電路在某狀態下存在著一定的失穩隱患。　　

3 保護電路的改進　　

針對上述分析
，改進電路如圖3所示，該電路具有以下特點。 　　

1)通過在UC3842的采樣電壓處接入一個射極跟隨器，從而在控製電壓上增加了一個與脈寬調製時鍾同步的人為斜坡，它可以在後續的周期內將△I擾動減小到零。因此
，即使係統工作在占空比大於50％或連續的電感電流條件下，係統也不會出現不穩定的情況。不過該補償斜坡的斜率必須等於或略大於m2／2，係統才能具有真正的穩定性。　　

2）取(qu)樣(yang)電(dian)阻(zu)改(gai)用(yong)無(wu)感(gan)電(dian)阻(zu)。無(wu)感(gan)電(dian)阻(zu)是(shi)一(yi)種(zhong)雙(shuang)線(xian)並(bing)繞(rao)的(de)繞(rao)線(xian)電(dian)阻(zu)
，其(qi)精(jing)度(du)高(gao)且(qie)容(rong)易(yi)做(zuo)到(dao)大(da)功(gong)率(lv)。采(cai)用(yong)無(wu)感(gan)電(dian)阻(zu)後(hou)，其(qi)阻(zu)抗(kang)不(bu)會(hui)隨(sui)著(zhe)頻(pin)率(lv)的(de)增(zeng)加(jia)而(er)增(zeng)加(jia)。這(zhe)樣(yang)
，即(ji)使(shi)在(zai)高(gao)頻(pin)情(qing)況(kuang)下(xia)取(qu)樣(yang)電(dian)阻(zu)所(suo)消(xiao)耗(hao)的(de)功(gong)率(lv)也(ye)不(bu)會(hui)超(chao)過(guo)它(ta)的(de)標(biao)稱(cheng)功(gong)率(lv)，因(yin)此(ci)也(ye)就(jiu)不(bu)會(hui)出(chu)現(xian)炸(zha)機(ji)現(xian)象(xiang)。　　

3)反饋電路改用TL43l加光耦來控製。我們都知道放大器用作信號傳輸時都需要傳輸時間
，並不是輸出與輸入同時建立。如果把反饋信號接到UC3842的電壓反饋端，則反饋信號需連續通過兩個高增益誤差放大器
，傳輸時間增長。由於TL431本身就是一個高增益的誤差放大器，因此
，在圖3中直接采用腳1做反饋，從UC3842的腳8(基準電壓腳)拉了一個電阻到腳l，腳2通過R18接地。這樣做的好處是
，跳過了UC3842的內部放大器，從而把反饋信號的傳輸時間縮短了一半
，使電源的動態響應變快。另外，直接控製UC3842的腳l還可簡化係統的頻率補償以及輸出功率小等問題。　　

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4 實驗結果　

圖4給出了UC3842檢測電阻的電壓波形和采樣信號波形。從圖4zhongkeyikanchu
，jingguogaijinhoudedianlu
，qicaiyangxinhaodeboxingjinjingensuijiancedianzudedianyaboxing，meiyouchuxianfeichangdadejianfengdianya。yinci，gaidianlunengyouxiaobimianyinbianyaqilougandengyichangganraoyinqidedianyuanwucaozuodewenti
，yenengyouxiaobimianyindianyuanzhankongbiguodaeryinqidexitongbuwendingdewenti。 　　

5 結語    　

UC3842是(shi)一(yi)種(zhong)性(xing)能(neng)優(you)良(liang)的(de)電(dian)流(liu)控(kong)製(zhi)型(xing)脈(mai)寬(kuan)調(tiao)製(zhi)器(qi)
，但(dan)在(zai)實(shi)際(ji)的(de)應(ying)用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong)

，它(ta)的(de)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)存(cun)在(zai)著(zhe)一(yi)定(ding)的(de)缺(que)陷(xian)
，因(yin)此(ci)，在(zai)電(dian)源(yuan)的(de)設(she)計(ji)過(guo)程(cheng)中(zhong)，必(bi)須(xu)對(dui)其(qi)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)進(jin)行(xing)改(gai)進(jin)。實(shi)驗(yan)證(zheng)明(ming)，經(jing)過(guo)改(gai)進(jin)後(hou)的(de)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)使(shi)係(xi)統(tong)性(xing)能(neng)更(geng)加(jia)穩(wen)定(ding)可(ke)靠(kao).