Uso de UC3842 para controlar el diseño de fuente de alimentación conmutada flyback de 50 W

UC3842 es un nuevo dispositivo de control desarrollado por Unitrode. Es un modulador de ancho de pulso controlado por corriente ampliamente utilizado en China. El llamado modulador de ancho de pulso actual ajusta el ancho de pulso de acuerdo con la corriente de retroalimentación. En el extremo de entrada del comparador de ancho de pulso, la señal que fluye a través de la bobina del inductor de salida se compara directamente con la señal de salida del amplificador de error, ajustando así el ciclo de trabajo de modo que la corriente máxima del inductor de salida cambie con el voltaje de error. Dado que la estructura tiene un sistema de bucle dual de bucle de voltaje y bucle de corriente, se mejoran la tasa de regulación de voltaje, la tasa de regulación de carga y las características de respuesta transitoria de la fuente de alimentación conmutada, lo que la convierte en un nuevo controlador ideal. Diseño y principio del circuito 1.1 Principio de funcionamiento de UC3842 Descarga de datos chinos de uc3842 UC3842 es un chip integrado alimentado por una única fuente de alimentación, con compensación directa de corriente y salida de modulación de un solo canal. Su diagrama de bloques interno se muestra en la Figura 1. El pin 1 está conectado a un componente de resistencia-condensador externo para compensar las características de frecuencia del amplificador de error. El pin 2 es el terminal de entrada del voltaje de retroalimentación. El voltaje muestreado se agrega al terminal de entrada inversor del amplificador de error y luego se compara con el voltaje de referencia en el terminal de entrada no inversor para generar un voltaje de error. El pin 3 es el terminal de entrada de detección de corriente, que coopera con la resistencia para formar un circuito de protección contra sobrecorriente. El pin 4 está conectado a la resistencia de sincronización externa y al condensador de sincronización del oscilador de onda de diente de sierra para determinar la frecuencia de oscilación. El voltaje de referencia VREF es 0,5 V. El voltaje de salida determinará la relación de transformación del transformador. Como puede verse en la Figura 1, incluye principalmente circuitos funcionales como oscilación de alta frecuencia, comparación de errores, bloqueo por subtensión, comparación de muestreo de corriente y bloqueo de modulación de ancho de pulso. UC3842 se utiliza principalmente para fuentes de alimentación conmutadas de alta frecuencia y pequeña capacidad. Cuando el circuito convertidor flyback fuera de línea tradicional compuesto por él acciona un interruptor de un solo extremo con una salida aislada, el extremo de entrada inversa del comparador de errores generalmente se divide por un. resistencia a través del devanado de retroalimentación. La señal obtenida se compara con la referencia interna de 2,5 V. El terminal de salida del comparador de errores se conecta para formar una red de compensación PI. voltaje de muestreo actual para controlar el ciclo de trabajo de la secuencia PWM, para lograr el propósito de la estabilidad del circuito. 1.2 Principio del sistema Este artículo utiliza UC3842 como componente de control central para diseñar una fuente de alimentación regulada con conmutación flyback de un solo extremo con entrada de 220 V CA y salida de 24 V CC. El circuito de control de la fuente de alimentación conmutada es un sistema de control de circuito cerrado doble de voltaje y corriente. Las características de amplitud-frecuencia del convertidor cambian de un polo bipolar a un polo único. Por lo tanto, se mejora el producto de ancho de banda de ganancia, la amplitud de estabilidad es grande y tiene buenas características de respuesta de frecuencia. Los principales módulos funcionales incluyen: circuito de arranque, circuito de protección contra sobrecorriente, sobretensión y subtensión, circuito de retroalimentación y circuito rectificador. A continuación se analizan los principios y funciones de cada módulo. El esquema del circuito se muestra en la Figura 2. 1.2.1 El circuito de arranque se muestra en la Figura 2. La alimentación de CA se filtra en paso bajo mediante C16, L1, C15 y C14, C13. Entre ellos, C16 y C15 forman un circuito de interferencia en modo anti-serie para suprimir el ruido normal; C14, C13, L1 forman un circuito de interferencia antianalógico para suprimir la interferencia de ruido electrostático. Su aplicación combinada tiene un fuerte efecto de derivación de atenuación de las interferencias electromagnéticas. El voltaje de CA filtrado se convierte en un voltaje de CC pulsante de 31V después de ser filtrado por el puente rectificador D1 ~ D4 y los capacitores electrolíticos C1 y C2. R1 reduce este voltaje para cargar C8 cuando el voltaje de C8 alcanza el umbral de voltaje inicial de UC3842. Cuando , UC3842 comienza a funcionar y proporciona impulsos de conducción, y la salida del pin 6 hace funcionar el tubo de conmutación. Con el inicio de UC3842, el trabajo de R1 básicamente termina y las tareas restantes se entregan al devanado de retroalimentación, que genera voltaje para alimentar UC3842. Dado que el voltaje de entrada excede el funcionamiento del UC3842, para evitar accidentes, use el tubo regulador de voltaje D10 para limitar el voltaje de entrada del UC3842; de lo contrario, el UC3842 se dañará. 1.2.2 Circuito de protección contra cortocircuitos, sobrecorriente, sobretensión y subtensión Debido a la inestabilidad del voltaje de entrada o algunos otros factores externos, a veces cortocircuito, sobretensión, subtensión y otros fenómenos que son Esto no favorece el funcionamiento del circuito, por lo que el circuito debe tener ciertas funciones de protección. Como se muestra en la Figura 2, si por alguna razón el terminal de salida sufre un cortocircuito y se produce una sobrecorriente, la corriente de drenaje del tubo del interruptor aumentará significativamente, el voltaje en ambos extremos de R9 aumentará y el voltaje en el pin 3 de UC3842 también aumentará.

Cuando el voltaje de este pin excede el valor normal de 0,3 V y alcanza 1 V (es decir, la corriente excede 1,5 A), el comparador PWM de UC3842 genera un nivel alto, que restablece el pestillo de PWM y apaga la salida. En este momento, el pin 6 de UC3842 no tiene salida y el tubo MOS S1 está apagado, protegiendo así el circuito. Si el voltaje de suministro es sobrevoltaje (por encima de 265 V), UC3842 no puede ajustar el ciclo de trabajo, el voltaje del devanado primario del transformador aumenta considerablemente, el voltaje de suministro del pin 7 de UC3842 también aumenta bruscamente y el voltaje del pin 2 también aumenta. apagando la salida. Si el voltaje de la red eléctrica es inferior a 85 V, el voltaje del pin 1 de UC3842 también cae. Cuando cae por debajo de 1 V (el valor normal es 3,4 V), el comparador PWM genera un nivel alto, lo que restablece el pestillo PWM y gira. fuera de la salida. Si el terminal de salida sufre un cortocircuito accidental, la corriente de salida aumentará exponencialmente, provocando que el calor dentro del interruptor de recuperación automática RF aumente y desconectará inmediatamente el circuito para proporcionar protección contra sobretensión. Una vez eliminada la falla, el interruptor de recuperación automática RF restaura rápidamente la impedancia en 5 segundos. Por lo tanto, este circuito tiene triple protección de cortocircuito, sobrecorriente, sobretensión y subtensión. 1.2.3 Circuito de retroalimentación El circuito de retroalimentación utiliza un regulador de voltaje de precisión TL431 y un optoacoplador lineal PC817. El regulador de voltaje de precisión ajustable TL43l se utiliza para formar un amplificador de voltaje de error y la salida se ajusta con precisión a través de un optoacoplador lineal. Como se muestra en la Figura 2, R4 y R5 son resistencias de control externas del regulador de voltaje de precisión. Determinan el nivel del voltaje de salida y forman un amplificador de error externo junto con TL431. Cuando aumenta el voltaje de salida, el voltaje de muestreo VR7 también aumenta y el voltaje establecido es mayor que el voltaje de referencia (el voltaje de referencia de TL431 es 2,5 V), lo que hace que el voltaje de salida del amplificador de error en TL431 aumente, provocando que el transistor de conducción en chip para El voltaje de salida disminuye, lo que también hace que el voltaje de salida Vo disminuya y, finalmente, Vo tiende a ser estable por el contrario, la disminución del voltaje de salida hace que el voltaje establecido disminuya. Cuando se establece el voltaje, el voltaje de salida del amplificador de error disminuye y el transistor de control en el chip. El aumento en el voltaje de salida eventualmente hace que la corriente de entrada de compensación del pin 1 de UC3842 cambie en consecuencia, lo que provoca el ajuste en el chip del comparador PWM a Cambie el ciclo de trabajo para lograr la estabilización del voltaje. Los valores de resistencia de R7 y R8 se calculan de la siguiente manera: primero fije el valor de resistencia de R7 y luego calcule el valor de resistencia de R8, es decir, 1.2.4 La salida del circuito del filtro rectificador del circuito del filtro rectificador afecta directamente el tamaño del ondulación del voltaje y afecta el rendimiento del voltaje de salida. Las principales influencias sobre la amplitud de ondulación en el extremo de salida de la fuente de alimentación conmutada son las siguientes. (1) El ruido de la fuente de alimentación de entrada se refiere al componente de CA contenido en la fuente de alimentación de entrada. La solución es agregar un capacitor C5 al extremo de entrada de energía para filtrar esta interferencia de ruido. (2) Ruido de señal de alta frecuencia. En la fuente de alimentación conmutada, la entrada de CC se corta a alta frecuencia y luego se transmite a través de un transformador de alta frecuencia. En este proceso, inevitablemente habrá interferencias de ruido de alta frecuencia. También hay ruido de alta frecuencia causado por los dispositivos de válvulas de alimentación durante el proceso de conmutación. La solución a este tipo de ruido de alta frecuencia es utilizar un filtrado tipo π en el extremo de salida. El inductor de filtro utiliza un inductor de 150 μH que puede filtrar el ruido de alta frecuencia. (3) Utilice los diodos de recuperación rápida D6 y D7 para la rectificación. Basado en las características de bajo voltaje, bajo consumo de energía y alta corriente, es beneficioso mejorar la eficiencia de la fuente de alimentación. Su tiempo de recuperación inversa es corto, lo que resulta beneficioso para reducir el ruido de alta frecuencia.

Los diodos rectificadores en paralelo reducen el voltaje máximo. En los circuitos rectificadores de alta potencia, hay una gran inductancia parásita en el circuito del puente rectificador secundario cuando el rectificador de salida está conmutando, debido a la oscilación parásita en el circuito. El rectificador El tubo resistirá un voltaje máximo grande. La existencia del voltaje máximo aumenta los requisitos de voltaje soportado del diodo rectificador y también provocará pérdidas adicionales en el circuito. La oscilación parásita del puente rectificador se genera entre la inductancia de fuga del transformador (o inductancia resonante adicional) y la capacitancia del devanado del transformador y la capacitancia de unión del tubo rectificador. Cuando el voltaje secundario es cero, los cuatro diodos del rectificador de puente completo se encienden y la corriente del inductor del filtro de salida se encuentra en un estado natural de libre circulación. Cuando el voltaje secundario cambia a alto voltaje Vin/K (K es la relación del transformador), dos diodos en el puente rectificador se apagarán y los dos diodos continuarán conduciendo. En este momento, la inductancia de fuga del transformador (o inductancia resonante adicional) comienza a resonar con la capacitancia del diodo rectificador apagado.

Incluso si se utiliza un diodo de recuperación rápida, el diodo seguirá soportando al menos el doble del voltaje máximo. Por lo tanto, se debe utilizar un circuito amortiguador eficaz. Hay muchos documentos que han estudiado esto. Hay cinco formas de resumir: Circuito amortiguador RC. , Circuito amortiguador RCD, Circuito amortiguador de abrazadera activa, se agrega un circuito amortiguador de abrazadera de diodo al tercer devanado y se agrega un circuito amortiguador de abrazadera de diodo al lado primario. Aquí se propone otro método eficaz para reducir el voltaje máximo del diodo: es decir, los diodos rectificadores se conectan en paralelo. El diagrama de circuito específico se muestra en la Figura 3. Y este método se ha aplicado en el proyecto de un convertidor de potencia CC/CC de puente completo de alta potencia. La forma de onda experimental verificó el método. Los resultados experimentales se muestran en la Figura 4, donde la Figura 4 (a) es el rectificador. forma de onda del voltaje del puente, se puede ver que debido a la oscilación de alta frecuencia entre la inductancia de fuga del transformador y la capacitancia de unión del diodo y la capacitancia del devanado del transformador, el diodo tiene un voltaje pico alto; b) muestra el puente rectificador después de usar una forma de onda de voltaje de diodo rectificador en paralelo, es obvio que el voltaje pico se reduce mucho, lo que verifica la efectividad de este método. Resultados experimentales y análisis Se realizaron experimentos en el circuito diseñado y la Figura 5 muestra las formas de onda experimentales. La forma de onda superior en la Figura 5 (a) es la forma de onda de oscilación de onda triangular del pin 4 de UC3842, y la forma de onda inferior es la onda PWM del tubo del interruptor impulsado por el pin 6 de UC3842; el componente CC Vcc del voltaje de salida a plena carga, y la forma de onda inferior es el Vripp de ondulación de CA.

UC3842 es un controlador de modo de corriente de frecuencia fija de alto rendimiento con salida de un solo extremo que puede controlar directamente transistores y MOSFET. Tiene una pequeña cantidad de pines, circuitos periféricos simples, fácil instalación y depuración. y excelente rendimiento Con las ventajas de un precio bajo, tiene buenas perspectivas de aplicación para cambiar fuentes de alimentación por debajo de 100W. Detalles: /diangong/article/2009-8-12/11597-1.htm