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UC384X系列控制IC的原理、设计技巧
[ 发布日期:2011-08-24 10:34:19 | 浏览:143次 ]
      UC384X系列控制IC的原理、设计技巧(1)
UC384X系列是美国原Unitrode公司生产的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器,主要用于小功率反激、单端正激电路的设计,在目前市场中仍占空很大的市场份额。芯片其内部原理框图如图1所示。
 
UC384X采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式,共有8 个引脚,各脚功能如下:①脚是误差放大器的输出端,外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和频率特性;②脚是反馈电压输入端,此脚电压与误差放大器同相端的2.5V 基准电压进行比较,产生误差电压,调整1脚输出电压,与3脚电流波形共同决定控制器输出脉冲宽度;③脚为电流检测输入端, 当检测电压超过1V时封锁6脚脉冲,起到保护作用;④脚为定时端,内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定,f=1.72/(RT×CT);⑤脚为公共地端;⑥脚为推挽输出端,内部为图腾柱式,上升、下降时间仅为50ns 驱动能力为±1A ;⑦脚是直流电源供电端,具有欠、过压锁定功能,芯片功耗为15mW;⑧脚为5V 基准电压输出端,有50mA 的负载能力。
下图为采用UC3842控制IC设计的反激电路原边典型电路,电路工作原理如下所述:
 
启动过程:
在图中,HV+为交流电压整流后滤波电容电压或输入直流电压值,当HV+电压建立后,首先通过启动电阻R1、R2提供电流给电容C1充电,C1电压逐渐升高,当C1电压达到UC3842的启动电压门槛值16V时,UC3842开始工作并提供驱动脉冲,由6端输出推动开关管工作,在这个过程中,由于R1、R2提供的电流不足以维持UC3842的工作电流,因此电容C1放电,电容电压逐渐降低,在电容电压降低到3842的截止工作电压(10V)之前,辅助绕组必须提供IC工作的电压。也就是说在电容C1电压降低到10V之前,辅助绕组通过D1、R3整流后的电压必须超过10V,否则UC3842在C1上电压降低到10V后会停止工作,然后输入电压又通过R1、R2 充电,电容电压升高到16V,周而复始,重复启动。
工作过程:
当电路正常工作后,误差放大器(ERROP AMP)输出端COMP稳定在一个固定值,经两个二极管降压,然后电阻分压后,提供电流比较器(CURRENT SENSE COMPATATOR)的基准电压,在振荡周期开始时,一个开关周期也同时开始,UC3842的6脚输出高电平,驱动MOS关开通,变压器原边电流开始增大,电流取样电阻上电压开始升高(CURRENT SENSE),当电压升高到电流比较器的基准(由COMP端电压决定)的时候,电流比较器发生发转,输出信号进入RS比较器,RS触发器反转,关闭6脚输出,MOS管关闭,此时一个周期内原边工作时间结束,也就是MOS管开通时间结束。从上面的分析可以看出,UC384X系列控制IC的占空比是由误差放大器输出及电流取样信号共同决定的。
 
反馈回路:
UC3842的反馈主要有两种方式,一种是直接将3842的2脚接地,强制3842内部误差放大器输出高电平,利用COMP端输出电流最大1mA的原理,通过光耦直接拉低1脚(COMP)端电平来调整占空比。电路图如下:
 
电路的等效电路图如下
 
光耦相当于一个可变电阻,阻值受原边电流大小影响,原边电流越大,相当于等效电阻阻值越小。该反馈方式利用的就是UC384X系列控制器内部误差放大器输出电流最大1mA的原理,如下图
 
当输出电压升高的时候,光耦原边的电流增大,光耦副边等效电阻阻值变小,输出电流在该等效电阻上产生的压降减小,从而影响占空比减小,从而降低占空比达到稳压的目的。
过流保护电路
384X系列控制IC的短路保护一般利用原边电流取样信号来实现,在原边MOS管的源极串联一个取样电阻,将原边电流信号转换成电压值送入UC384X的3脚,利用3脚电压达到1V关闭输出来实现。当电源短路时,3842保护动作,输出电压降低,UC3842的供电电压也随着降低,整个电路关闭,人然后靠R1\R2开始下一次启动过程,这种保护方式被称为“打嗝”保护。在这种保护状态下,电源只工作几个开关周期就保护,然后进入很长时间的启动过程(由R1\R2\C1时间常数决定),平均功率很低,即使长期短路也不会造成电源的损坏。
 
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