开关电源控制芯片UC3842介绍
个人日记
UC3842是UC384×系列中的一种,它是一种电流模式类开关电源控制电路。此类开关电源控制电路采用了电压和电流两种负反馈控制信号进行稳压控制。电压控制信号,即通常所说的误差(电压)取样信号。电流控制信号是在开关管源极(或发射极)接人取样电阻,对开关管源极(或发射极)的电流进行取样而得到的,开关管电流取样信号送入UC3842,既参与稳压控制又具有过电流保护功能。因为电流取样是在开关管的每个开关周期内都要进行的,因此这种控制又称为逐周(期)控制。
UC384×主要包括UC3842、UC3843、UC3844、UC3845等芯片,它们的功能基本一致,不同的是:①集成电路的启动电压(7脚)和启动后的最低工作电压(即欠电压保护动作电压)不同;②输出驱动脉冲占空比不同;③允许工作环境温度不同。另外,集成电路型号末尾字母不同还表示封装形式不同。具体数据见表2。
从表2可以看出,对于采用UC3843的电源,当其损坏后,可考虑用易购的UC3842进行代换。但由于UC3842的启动电压不得低于16V,因此,代换后应使UC3842的启动电压达到16V以上,否则,电源将不能启动。
图 UC3842内部电路框图
表1 UC3842引脚功能
其实很好修: 1\烧开关管,请检查G极至3842的6脚之间元件,有一个肯定坏了,还有S极至3脚之间元件,开关管用K2761等管子通杀,S极对地0.22欧电阻也要检查,只要检查了这些,就绝对不会烧开关管了. 2\启动电路更好修了。只有那么几个元件. 最常见的是第1个问题,有很多过来的转手机,都是屡烧开关管,他们都没有检查到上述元件.
表2 UC384×系列芯片的主要不同点
与UC384×系列类似的还有UC388×系列,其中,UC3882与UC3842、UC3883与UC3843、UC3884与UC3844、UC3885与UC3845相对应。主要区别是第6脚驱动脉冲占空比最大值略有不同。另外,还有一些采用了KA384×/KA388×,此类芯片与UC384×/UC388×的相应类型完全一致
1UC3842的典型应用
UC3842的典型应用电路如图l所示。该电路主要由桥式整流电路,高频变压器,MOS功率管以及电流型脉宽调制芯片UC3842构成。其工作原理为:220V的交流电经过桥式整流滤波电路后,得到大约+300V的直流高压,这一直流电压被M0S功率管斩波并通过高频变压器降压,变成频率为几十kHz的矩形波电压,再经过输出整流滤波,就得到了稳定的直流输出电压。其中高频变压器的
自馈线圈N2中感应的电压,经D2整流后所得到的直流电压被反馈到UC3842内部的误差放大器并和基准电压比较得到误差电压Vr,同时在取样电阻R11上建立的直流电压也被反馈到UC3842电流测定比较器的同柑输入端,这个检测电压和误差电压Vt相比较,产生脉冲宽度可调的驱动信号,用来控制开关功率管的导通和关断时间,以决定高频变压器的通断状态,从而达到输出稳压的目的。图l中,R5用来限制C8产生的充电峰值电流。考虑到Vi及Vref上的噪声电压也会影响输出的脉冲宽度,因此,在UC3842的脚7和脚8上分别接有消噪电容C4和C2。R7是MOS功率管的栅极限流电阻。另外,在UC3842的输入端与地之间,还有34V的稳压管,一旦输入端出现高压,该稳压管就被反向击穿,将Vi钳位于34V,保护芯片不致损坏。
2UC3842保护电路的缺陷
2.l过载保护的缺陷
当电源过载或输出短路时,UC3842的保护电路动作,使输出脉冲的占空比减小,输出电压降低,UC3842的供电电压也跟着降低,当低到UC3842不能工作时,整个电路关闭,然后通过R6扦始下一次启动过程。这种保护被称为“打嗝”式(hiccup)保护。在这种保护状态下,电源只工作几个开关周期,然后进入很长时间(几百ms到几s)的启动过程,因此,它的平均功率很低。但是,由于变压器存在漏感等原因,有的开关电源在每个开关周期都有很高的开关尖峰电压,即使在占空比很小的情况下,辅助供电电压也不能降到足够低,所以不能实现理想的保护功能。
2.2过流保护的缺陷
UC3842的过流保护功能是通过脚3实现的。当脚3上检测的电压高于lV时,就会使UC3842内部的比较器翻转,将PWM锁存器置零,使脉冲调制器处于关闭状态,从而实现了电路的过流保护。由于检测电阻能感应出峰值电感电流,所以自然形成逐个脉冲限流电路,只要检测电阻上的电平达到lV,脉宽调制器立即关闭,因此这种峰值电感电流检测技术可以精确限制输出的最大电流,使得开关电源中的磁性元件和功率器件不必设计较大的余量,就能保证稳压电源的工作可靠。但是,通常我们采用的采样电阻都是金属膜或氧化膜电阻,这种电阻是有感的,当电流流过取样电阻时,就会感生一定的感性电压。这个电感分量在高频时呈现的阻抗会很大,因此它将消耗很大的功率。随着频率的增加,流过取样电阻的电流有可能在下一个振荡周期到来之前还没放完,取样电阻承受的电流将越来越大,这样将会引起UC3842的误操作,甚至会引起炸机。因此,UC3842的这种过流保护功能有时难以起到很好的保护作用,存在着一定的缺陷。
2.3电路稳定性的缺陷
在图l所示的电路中,当电源的占空比大于50%,或变压器工作在连续电流条件下时,整个电路就会产生分谐波振荡,引起电源输出的不稳定。图2表示了变压器中电感电流的变化过程。没在t0时刻,开关开始导通,使电感电流以斜率m1上升,该斜率是输入电压除以电感的函数。t1时刻,电流取样输入达到由控制电压建立的门限,这导致开关断开,电流以斜率m2衰减,直至下一个振荡周期。假如此时有一个扰动加到控制电压上,那么它将产生一个△I,这样我们就会发现电路存在着不稳定的情况,即在一个固定的振荡器周期内,电流衰减时闸减少,最小电流开关接通时刻t2上升了△I+△Im2/m1,最小电流在下一个周期t3减小到(△I+△Im2/m4)(m2/m1),在每一个后续周期,该扰动m2/m1被相乘,在开关接通时交替增加和减小电感电流,也许需要几个振荡器周期才能使电感电流为零,使过程重新开始,假如m2/m1大于l,变换器将会不稳定。因此,图l所示的电路在某状态下存在着一定的失稳隐患。
3保护电路的改进
针对上述分析,改进电路如图3所示,该电路具有以下特点。
1)通过在UC3842的采样电压处接入一个射极跟随器,从而在控制电压上增加了一个与脉宽调制时钟同步的人为斜坡,它可以在后续的周期内将△I扰动减小到零。因此,即使系统工作在占空比大于50%或连续的电感电流条件下,系统也不会出现不稳定的情况。不过该补偿斜坡的斜率必须等于或略大于m2/2,系统才能具有真正的稳定性。
2)取样电阻改用无感电阻。无感电阻是一种双线并绕的绕线电阻,其精度高且轻易做到大功率。采用无感电阻后,其阻抗不会随着频率的增加而增加。这样,即使在高频情况下取样电阻所消耗的功率也不会超过它的标称功率,因此也就不会出现炸机现象。
3)反馈电路改用TL43l加光耦来控制。我们都知道放大器用作信号传输时都需要传输时间,并不是输出与输入同时建立。假如把反馈信号接到UC3842的电压反馈端,则反馈信号需连续通过两个高增益误差放大器,传输时间增长。由于TL431本身就是一个高增益的误差放大器,因此,在图3中直接采用脚1做反馈,从UC3842的脚8(基准电压脚)拉了一个电阻到脚l,脚2通过R18接地。这样做的好处是,跳过了UC3842的内部放大器,从而把反馈信号的传输时间缩短了一半,使电源的动态响应变快。另外,直接控制UC3842的脚l还可简化系统的频率补偿以及输出功率小等问题。
3842电源使用频率是非常高的,除了稳定性比较好外,价格低廉估计也是大多数国产机的首选
它的设计比较简单,1误差放大器补偿 2误差电压输入,具有软启动保护功能 3开关管电流检测,具有过流保护功能 4外接开关电源振荡定时元件
5地线 6开关管驱动冲输出 7接电源/欠压保护检测 8 5V基准电压输出
以mag 796PF为例
故障现象一般为完全不工作和开机哒哒响,指示灯闪。 排除300V,虚焊,负载短路后,首先查7脚供电应在14~15V而且非常平稳
如果极低,或者为0 ,检查启动电阻R904 保护作用的稳压管ZD901,7脚是否短路,最近发现D906短路也会把7脚拉低;
电压波动很大,保护电路在工作;电压低且在逐渐上升,到达工作电压或者表笔碰到7脚时开机了~~7脚上的滤波电容坏
保护电路一般设在1:7脚上的18V稳压管,有些机型用一只三极管和一只稳压管将电压稳定在15V再提供给7脚,这些都是保护3842的工作电压不至太高
实际上3842内部7脚也具有自动稳压和电源保护作用
2 开关管(场效应管,可用7N60)D脚对地稳压管
3 8脚上的保护电路,一般由2只三极管组成,作用是电源不正常时直接把5V拉低,必要时可以断开保护检查。也有很多被简化了
出现3842电源大规模损坏时,有些朋友换件后开机再次烧掉电源管和3842,偶也多次碰到,发现是一只电阻作怪,6脚电阻R983
为什么呢?偶分析与电源管是场效应管的特性有关,场管不同于其它,输入阻抗很高,一旦激励悬空,D脚会得到很高的感应电势,
足以击穿,从而打穿3842,这个电阻50~100欧都可以,还有7脚的稳压管不可以省,有些电源直接稳压提供15V电源,偶也会在7脚加上一个
18V稳压管,电源管S脚对地电阻R925不可以换错,一般有3种,0.15 0.33 0.44 这个电阻除了短路保护外还有取样的作用,大了电源不工作
太小会发生烧坏电源管和3842的危险,不过有时更换3842后出现电源不起动的情况,这是3842参数差别较大的原因,把R925减一点可以解决,
比如将0.44改为0。33
偶总结了一套3842电源的检修流程,偶用这个方法一般10分钟内能解决故障,而且非常安全,希望对大家有帮助
测量电源管击穿否? 电源管D脚对3842第6脚电阻是否在30~200欧之间,S脚对地电阻
1 断开电源管G脚
2 开机
3 电源管G脚断点有300V?
4 测7脚电压是否在11~15之间跳动?无电压看上面7脚无电压
5 8脚电压是否在0~3v之间跳动?无电压看上面8脚保护
6 6脚电压是否0~3V跳动,否?检查开关管D脚稳压管
7 4,5,6无法解决,3842坏
电源管拆除后,3842仍可工作在自由振荡下,由于没有300V直接介入所以检修时很安全
所有电压均使用数字表测量,个人认为指针表比较直观
开机三无,指示二极管不亮。
开机测C106两端电压正常,T101次级无输出,Q101G极无电压(正常为2-3V),这时立即测IC1017脚的电压,只有5V,显然太低。UC3842的工作电压应为10~30V。R106取下测量正常,焊上R106与C106的连接端,用万用表测R106下端与地之间的电压下端应挑起)读数为85V左右。放电后将R106焊好,开机复测仍为5V,怀疑UC3842已坏。将IC101取下测7脚与5脚正反向电阻与正常值相差甚远,均只有几kΩ(正常时,黑笔接7脚,红笔接5脚时为50kΩ;红笔接7脚,黑笔接5脚时为150kΩ),怀疑UC3842损坏,更换后,故障排除。
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