分析電流控制型開關電源方案

標簽：電源 開關電源 電力電子技術

隨著電力電子技術的高速發展，電力電子設備與人們的工作、生活的關系日益密切，而電子設備都離不開可靠的電源，進入80年代計算機電源全面實現了開關電源化，率先完成計算機的電源換代，進入90年代開關電源相繼進入各種電子、電器設備領域，程控交換機、通訊、電子檢測設備電源、控制設備電源等都已廣泛地使用了開關電源，更促進了開關電源技術的迅速發展。開關電源是利用現代電力電子技術，控制開關晶體管開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源，開關電源一般由脈沖寬度調制(PWM)控制IC和MOSFET構成。開關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，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關電源，這一成本反轉點。隨著電力電子技術的發展和創新，使得開關電源技術在不斷地創新，這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動，這為開關電源提供了廣泛的發展空間。

電壓控制型開關電源會對開關電流失控，不便于過流保護，并且響應慢、穩定性差。與之相比，電流控制型開關電源是一個電壓、電流雙閉環控制系統，能克服電流失控的缺點，并且性能可靠、電路簡單。據此，我們用UC3842芯片設計了一個電流控制型開關電源。為了提高輸出電壓的精度，系統沒有采用離線式結構，而采用直接反饋式結構。本系統在設計上充分考慮了電磁兼容性和安全性，可廣泛應用于工業、家電、視聽和照明設備。

電流控制型開關電源的原理框圖

電流型控制是針對電壓型控制的缺點而發展起來的，在保留了電壓控制型的輸出電壓反饋控制部分外，又增加了一個電流反饋環節，其原理框如圖1所示。

圖1 電流控制型開關電源的原理框圖

電流控制型開關電源是一個電壓、電流雙閉環控制系統，內環為電流控制環，外環為電壓控制環。當U O變化導致UF變化，或I變化導致US變化時，從而改變UO，達到輸出電壓穩定的目的。

電流型控制芯片UC3842

UC3842 采用固定工作頻率脈沖寬度可控調制方式，共有8 個引腳，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 基準電壓進行比較，產生誤差電壓，從而控制脈沖寬度;③腳為電流檢測輸入端， 當檢測電壓超過1V時縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態;④腳為定時端，內部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時間常數決定，f=1.8/(RT×CT);⑤腳為公共地端;⑥腳為推挽輸出端，內部為圖騰柱式，上升、下降時間僅為50ns 驅動能力為±1A ;⑦腳是直流電源供電端，具有欠、過壓鎖定功能，芯片功耗為15mW;⑧腳為5V 基準電壓輸出端，有50mA 的負載能力。

圖2 UC3842內部電路

8端口雙列直插塑料封裝的UC3842各管端口功能簡介。

①端口COMP是內部誤差放大器的輸出端。

②端口VFB是反饋電壓輸入端，與內部誤差放大器同相輸入端的+2.5V基準電壓進行比較，產生誤差電壓，控制脈沖的寬度。

③端口ISENSE是電流傳感端。在應用電路中，在MOSFET的源極串接一個小阻值的取樣電阻，將脈沖變壓器的電流轉換成電壓并送入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，驅動電流的峰值高達l.0A。

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

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

UC3842構成電流控制型開關電源

1 電路組成

UC3842構成的電流控制型開關電源電路如圖3所示。

圖3 UC3842構成電流控制型開關電源