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用UC3843规划的小功率开关电源–含电路剖析

开关电源具有工频变压器所不具备的优点,新型、高效、节能的开关电源代表着稳压电源的发展方向,因为开关电源内部工作于高频率状态,本身的功耗很低,

开关电源具有工频变压器所不具备的长处,新式、高效、节能的开关电源代表着稳压电源的发展方向,由于开关电源内部作业于高频率状况,自身的功耗很低,电源功率就可做得较高,一般均可做到80%,乃至挨近90%。这样高的功率不是一般工频变压器稳压电源所能比较的。开关电源常用的单端或双端输出脉宽调制(PWM),省去了粗笨的工频变压器,可制成几瓦至几千瓦的电源。用于脉宽调制的集成电路许多,咱们现在介绍的是UC3843集成电路的一般特性及由它组成小功率开关电源的办法。UC3843更详细的资料可拜见其数据手册。

[1].UC3843的首要特性

UC3843是近年来面世的新式脉宽调制集成电路,它具有功用全,作业频率高,引脚少外围元件简略等特色,它的电压调整率可达0.01%V,十分挨近线性稳压电源的调整率。作业频率可达500kHz,发动电流仅需1mA,所以它的发动电路十分简略。下面是它的首要特性:

最优化的离线DC-DC变换器

低静态电流(1mA)

快速主动补偿电路

单步脉冲操控电路

增强负载回馈特性

断电阻滞特性

双脉冲按捺

大电流标识输出

内置能隙参阅电压

500kHz的作业频率

低Ro过零放大器

[2].UC3843的作业原理

UC3843有4种封装方法,一种是14pin双列直插和SOP-14,另一种是8pin双列直插和SOP-8。咱们以最简的8pin封装简述其作业原理。[IMG]20072289575883293.gif[/IMG] pin(1)是补偿端,外接电阻电容元件以补偿差错放大器的频率特性。第(2)脚是反应端,将取样电压加至差错放大器的反相输入端,再与同相输入端的基准电压进行比较,输出差错操控电压。第(3)脚接过流检测电阻,组成过流维护电路。RT/RC为锯齿波振荡器的守时电阻和电容的公共端,内部基准电压为VREF=5V。输入电压Vi≤30V,输出端电压Vo取决于高频变压器的变压比。

UC3843是这个开关的电源的中心元件,它产生脉宽可调而频率固定的脉冲输出,推进开关功率管的导通和截止,经过高频变压器换能将电压输出到次级绕组上,再经整流和滤波向负载供给直流电源,电源兼反应绕组取得的操控电压一起输入UC3843的差错放大器,与基准电压比较产生操控电压,操控输出脉宽的占空比,然后到达稳压意图。

[3].UC3843的作业电路剖析

详细的使用电路参阅图4,作业原理是,220V沟通输入电压经过EMI滤波电路进入整流电路。EMI电路的效果有二,一是避免电源自身的电磁搅扰脉冲经过传导或辐射方法搅扰公共线路上的其他电器设备。二是避免公共线路上的电磁脉冲搅扰电源自身的作业。这部分电路在开关电源中是必需的,假如疏忽这部分电路,将不能经过电磁兼容性认证(如我国的“3C”和欧洲的CE认证)。整流后的脉动直流电由滤波电容滤波后取得约300V左右的直流电压,经过R4向 UC3843供给约16V的发动电压,其间Fuse是过流或短路保险丝。

UC3843得到发动电压后即开端作业,输出必定宽度的脉冲操控驱动功率管的导通和截止。由绕组N2取得的高频电压经整流滤波后作为UC3843 的作业电源,一起采样电压也取自这个绕组的电压。然后省去了光电耦合的负反应操控电路,使电路愈加简练。R2、C3用于改进差错放大器的频率响应,R1是斜波补偿电容,R10和C5是UC3843的守时电阻和电容,假如R10=10kΩ,C5=4700p,开关频率约为40KHz。R11是过流检测电阻, R6是功率管栅极的限流电阻。

[4].元器件的挑选和制造

高频变压器是开关电源的要害元件,其规划和绕制工艺很大程度上决议开关电源的特性乃至制造的胜败,关于15W左右的开关电源,可选区EE-20的磁芯,资料可选MXO-2000导磁率为u=2000H/m,饱满磁通密度bs=400mT,最高作业频率可达500kHz,绕组参数参阅电路图中的标示。漆包线的线经及并绕股数一般应视输出电流而定,一般电流密度取J=2A/m2,但最大不超越2A/m2。避免呈现磁饱满而焚毁开关管,磁芯空隙应有0.2-0.8mm,可采纳垫上数层绝缘资料处理。

开关功率管可采用高频特性好,低内阻的场效应晶体管,由于开关管作业于300V的电压,考虑到高频变压器的反向电动势约有200多伏,线圈漏感引起的尖峰电压约有200V,所以功率管的反向击穿电压应选用大于800V的高反压场效应管,功率管的最大漏极电流应考虑整个电源的输出功率,在这个电源中,输出功率较小,可选用价廉的2Sk2067。一起功率管上应装置适宜的散热器。

由于开关电源的作业频率较高,二极管应选用高频特性好的肖特基快康复二极管,如UF4007、FR107等元件。滤波电容的容量依据电源的输出功率而定。这儿选22uF/400V电容即可,但有必要选用质量好的元件。

业余制造开关电源,作业频率不要选用太高,由于克己的高频变压器工艺难以确保,高频特性欠佳,频率太高可能会导致电源无法作业。一般可选40KHz左右为宜。

调试时,可用示波器(但需考虑电源和设备间的共“地”问题,避免产生短路现象)调查UC3843的第(40)脚的波形,正常时应有1.5Vp-p 的矩形脉冲,占空比随输入电压和带负载状况而定。第(6)为占空比可变的矩形波,起伏约为16V。经过调查这些引脚的电压及波形,然后了解开关电源的作业状况。

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