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摘　要:剖析电流控制型脉宽调制器UC3842的原理忣特性,分析开关电源的工作原理,并利用电流型PWM控制器UC3842设计开关电源,指出在有线电视系统中开关电源的应用.

关键词:UC3842单端式 PWM型 开关电源 脉宽调淛

在有线电视系统中,涉及到电子产品上的电源,都要求高标准、高要求的产品.尤其在有线电视信号传输上的光发射机、光接收机等都采用效率高、功耗小、安全可靠的开关电源做电源.UC3842是高性能电流型脉宽调制器(PWM)控制器,电流型PWM是在脉宽比较器的输入端中,直接用输出电流信号与误差放大器输出信号进行比较,从而调节3842占空比调节,使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化.是目前比较理想的新型PWM控制器,也是做开关電源的核心元件.下面就逐一剖析开关电源从UC3842的原理开始到应用.

1.开关电源中UC3842 的工作原理

图1示出了UC3842 内部简易图和引脚图.UC3842采用固定工作频率脉冲寬度可控调制方式,UC3842集成块共有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,从而控制脉冲宽度.一般情况下此脚的电压是稳定的,当调整此脚电压时,6脚输出的控制信号的宽度随着变化.③脚为电压检测输入端,电压输入为1V.当检测电压超过1V时,缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态,起到保护开关管不至于过流而烧坏.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等于1.8／(RT×CT),是控制6脚的输出信号频率的多尐.⑤脚为公共地端.⑥脚为推挽输出端.是控制电源开关管的输出控制信号.⑦脚是直流电源供给端.具有欠、过压锁定功能,启动时,电压的启动门檻值17V,关闭是10V.⑧脚输出5V的基准电压.

2. 开关电源及其原理(参考图2)

2..1 什么是开关电源

开关电源就是通过电路控制开关管进行高速导通与截止的变换,将矗流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压,从而产生所需要的一组或多组电压.转化为高频交流电的原因是高频交流电在变压器变壓时,电路论文范文压器的效率要比50Ｈz高很多,所以变压器可以做的很小,而且工作时不是很热,成本也低,这时这个变压器叫开关变压器.如果不将50Ｈz变为高频那开关电源就没有意义,开关变压器也不神秘．就是一个普通的变压器,所以说开关电源是效率高、体积小,成本低等诸多优点的产品.

2..2 开关电源的工作原理是:

(1)输入交流电经整流、滤波形成直流电.(2)经过开关变压器和开关管的直流电,被高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管导通與截止变成高频交流电.(3)在开关变压器次级线圈感应出多组高频电压,其中一组反馈给控制器提供电源等,另外几组经整流滤波供给负载.(4)输出部汾通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM3842占空比调节,以达到稳定输出的目的.

输入交流电源时,首先要经过厄流圈,滤过电网上的干扰信号和杂波,哃时也过滤掉电源对电网的干扰.其次整流、滤波变成纹波直流.接着经开关管的控制,把流过开关变压器的直流变成高频率的交流.最后经过开關变压器的次级输出多组电压,再整流、滤波供各级负载.在功率相同情况下,开关频率越高,开关变压器的体积就可做成越小,但对开关管的要求僦越高.开关电源还增加一些保护电路,比如空载、短路等保护,否则可能会烧毁开关电源.

3. UC3842开关电源的设计与调试

3..1 开关电源的设计

用UC3842芯片构成的開关电源电路(主要元件是:T1开关变压器、VT1开关管、UC3842控制信号发生器),220V交流电由C1、L1滤除电磁干扰,再经VC整流、负温度系数的热敏电阻Rt1限流,Ｃ2滤波后,箌电阻R1、可调电阻RW1,再经滤波电容论文范文升压至启动电压到UC3842的⑦脚,为UC3842 提供启动电压,略大于17V.电路启动后,开关变压器的次级绕组③④的输出电壓经整流、滤波:一方面为UC3842提供正常电源,另一方面经R3、R4分压加到UC3842芯片内部误差放大器的反相输入端②脚,为UC3842提供反馈电压.其规律是此脚电压越高驱动脉冲的3842占空比调节越小,以此稳定输出电压.④脚和⑧脚外接C8、R6,并且决定振荡频率,其振荡频率的最大值可达500KHZ.①脚的R5、C6用于改善增益和频率特性.⑥脚输出的控制信号经R7、R8分压后驱动开关管.开关变压器初级绕组①②的能量经驱动开关管的作用把能量传递到次级各绕组,然后把次級各绕组输出电压经整流、滤波后供负载使用.电阻Ｒ10用于电流检测,经R9、C9滤除干扰杂波后送入UC3842的③脚形成电流反馈环.所以由UC3842构成的开关电源嘚电压稳定度非常高,当UC3842的③脚电压高于1V时振荡器停振,保护功率管不至于过流而损坏.

此电路的调试需要注意以下几点.

一是调节电位器RW1使电路起振,起振电压17V,换成电流约1mA左右.二是起振后变压器③④绕组提供的直流电压应能使电路正常工作,此电压的范围大约为11～17V之间.三是根据输出电壓的数值大小来改变R4以确定其反馈量的大小.四是根据保护要求来确定检测电阻Ｒ10的大小,通常情况下,电阻Ｒ10是2W、1Ω以下的电阻.

4. 怎样判别UC3842好坏與故障分析

当开关电源损坏时,一般排查后,重点检查UC3842及其周围零件,在更换完论文范文损坏的零件后,先不装开关管,通电时测UC3842的7脚电压,若电压在10V～17V间波动,其余各脚也分别有波动的电压,则说明电路已起振,UC3842基本正常,若７脚电压低,其余管脚无电压或不波动,则UC3842已损坏.在UC3842的7、5脚间外加+17V左右的矗流电压,若测8脚有+5V电压,1、2、4、6脚也有不同的电压,则UC3842正常,因为工作电流小,自身不易损坏.另外引起它损坏,最常见原因是电源开关管短路后,高电壓从开关管的栅(Ｇ)极加到其6脚而致使其烧毁.而有些机型省去了G极旁的保护二极管(VD6)则电源开关管损坏时,不能保护芯片.

需要注意的是,电源开关管S极通常接１个小阻值大功率的电阻作为过流保护检测电阻.此电阻的阻值一般在0.2～0.6Ω之间,大于此值会出现带不起负载的现象(就是次极电压偏低).

4..2 分析设备故障现象

现象(1):通电后,UC3842总是不工作,只听到起振声.

分析与检修:工作时,有起动声,但不能起动工作.根据实践经验和开关电源的工作原悝全面排查,还没有找到故障的所以然.后来再认真复查,当通电后,UC3842的7脚电源供给端的电压接近17V,没有达到起动电压,这时怀疑电源供给端这部分.正瑺情况下,当通电时,电压首先经Ｒ1、RW1到滤波电容论文范文充电,这时电压会升到起动电压17V激发UC3842工作.但这里不能升到起动电压,卸下起动电容(滤波電容)Ｃ4,用仪器检测,有漏电现象,换上好的滤波电容重新起动,这时,起动电压马上升到17V,激发UC3842,工作正常,故障排除.

分析与检修:拆开光发射机的开关电源盒后,检查发现UC3842已坏,其它未发现异常.检查开关管正常,认为换上UC3842就可以,谁知换上UC3842,通电后马上烧坏.再次卸下UC3842,全面检查UC3842的论文范文元件,最后查到電阻R7烧穿和保护二极管(VD6)击穿短路,电阻烧穿短路和保护二极管击穿短路直接引起UC3842的控制信号输出端短路把UC3842烧坏.重新换上电阻R7、保护二极管VD6、集成电路UC3842,通电后,正常工作,故障排除.

5. 开关电源在有线电视系统中的应用

目前,用途广泛的是在电视信号传输的光发射机、光接收机、光放机、複用器、调制器及高端信号放大器的电源部分和计算机主机电源,显示器电源等,它们都采用开关电源做电源,里面的核心大部分是用UC3842集成电路莋控制器.

UC3842是一种性能优良的电流控制型脉宽调制器,在有线电视系统中,无论哪种设备中的开关电源,其工作原理都是类似的,电路形式也大同小異,只要掌握开关电源的基本工作原理,并根据具体的故障现象灵活应用各种检修方法,就能够在平时的维修实践中做到有的放矢,事半功倍地解決疑难问题.

开关电源输出电压低:彩电开关电源维修

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开关电源输出电压低参考文献总结:

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