1、C2 整流滤 波后,为芯片提供工作电压。 +300V 的直流电压被高频开关变压器 Tr 斩波和降压,变成频率为几十 kHz 的矩形波电压,再经过高频整流、滤波,输 出所需的直流电压。即具体斩波过程要受控于集成电路 UC3842⑥脚输出的开关脉冲信号,控制功率 MOSFET(IRFPG407) 的导通与截止,来完成斩波,产生频率高、幅度大的开关脉冲,经过开关变压器 Tr 的降压耦合,VD4、C10 高频整流滤波得 到+5V 的直流电压。 FUSE 2A 220V 50Hz 3A/600V 电源 噪声 滤波器 (PNF) R1 2Ω 2W C1 220μ /400V + R2 120k/1W 300V R12 4.7k VD2 N 1 FR305 VD1 C3 FR305 0.01μ N3 N2 IRFPG407 C9 0.01μ Tr VD4 VD80.00 4 + C10 6800μ +5V 7A R3 20k C4 100P R5 R4 4.7k C5 R6 10k C6 4700P C2 + 2 7 10μ 反馈 UI 6 MOSFET Uo R7 22 R8 1 补偿 100k UREF 过流 3 8 检测 C7 R9 1k RT/CT R10 470P 4 0.33Ω /1W 5 GND C8 820P FR305 R11 2.5k VD3 0.01μ 图 7.27 UC3842 的典型应用电路 UC3842 属于电流控制型脉宽调制器,一方面把自馈线圈的输出电压 UI 反馈给误差放大器,在内部与基准电压进行比 较之后,得到误差电压经衰减为 Ur;另一方面初级线圈中的电流在取样电阻 R10 上建立的电压,直接加到过流检测比较器的 同相输入端,与 Ur 作比较,进而控制输出脉冲的占空比,去控制开关管的导通时间(Ton)和关断时间(Toff) ,以决定开关 变压器的通、断状态,达到输出电压稳定的目的,同时使流过开关功率管的最大峰值电流 IPM 始终受误差电压 Ur 的控制, 这就是电流控制型脉宽调制的工作原理,其优点是调整速度快,一旦+300V 输入电压发生变化,就立即引起 IPM 的变化,迅 速调整输出脉冲的宽度,这样可大大改善开关电源的电压调整率及电流调整率。 在 UC3842 内部,基准电压源产生+5.0V 的电压,一是供振荡器使用;二是衰减成+2.5V,作为基准信号,接至误差放 大器;三是向内部的其它电路提供工作电源。+5.0V 的基准电压经过定时电阻 R6 给定时电容 C6 充电,然后 C6 再经过芯片内 部电路进行放电,UC3842④脚得到锯齿波电压,其振荡频率的公式为 f osc ? 1.8 R 6C 6 (7.21) 将 R6=10kΩ ,C6=4700PF 代入(7.16)式,fosc≈38.3kHz,可近似为 40kHz。UC3842 的最高工作频率为 500kHz,但一般不 要超过 250kHz,以免造成工作不稳定。对于开关功率管采用 MOSFET 时,fosc 可取 20kHz~250kHz,对于开关功率管采用双 极型功率管时,fosc 不得超过 40kHz。 7.9 在图 7.29 所示电路中,若 UI =24V,稳压管稳压值 UZ =5.3V,三极管 UBE≈0.7V,三极管 VT2 的饱和压降 UCES≈ 2V,R1=R2=RP=300Ω ,要求计算: 35 FUSE Tr + u2 _ VD4 VD1 _ + UCE2 R4 VT2 R1 + RP DZ R2 C2 RL AC 220V VD3 VD2 + C1 UI R3 VT1 + UO _ 图 7.29 (1)输出电压 UO 的可调范围? 题 7.9 图 (2)当电位器 RP 调至中间位置时,计算输出电压 UO=?,UCE2=?,UB1=?,UE1=?,UB2=? (3)当用电高峰时,电网电压偏低,说明上述电压或电位的变化趋势。 (4)当调节电位器 RP 时,如果 UO 始终在 22V,即 UO 不可调,试分析放大管 T1、调整管 T2 工作在哪一种工作状态? (放大、截止、饱和) (5)当调节电位器 RP 时,如果 UO 始终为零,电路又没有其它异常现象,试分析原因。 (6)当电路正常工作时,UI 与 RL 均不变,但 UO 仍有微量变动,试分析原因。 (7)有人认为,为提高稳定性,将 R3 接到 VT2 管的发射极好,你认为如何?理由是什么?如果将 R4 也接到 VT2 的的 发射极,电路还能正常工作吗? (8)若 R1=600Ω ,UO 的最大值 Uom 是多少? 解: (1)由 U O ? R1 ? R P ? R 2 R 2 ? R P下 R2 ? RP ?UZ ? U B E 2 ? 可得: 300 ? 300 ? 300 300 ? 300 300 ? 300 ? 300 300 ? 6 ? 12(V ) UO 2 ? 6(V ) U o m in ? U o m ax ? R1 ? R P ? R 2 R1 ? R P ? R 2 R2 ?UZ ?UZ ? U BE2 ? ? ? U BE2 ? ? ? (5 .3 ? 0 .7 ) ? 9 ( V ) ? (5 .3 ? 0 .7 ) ? 1 8( V ) (2)当电位器 RP 调至中间位置时,输出电压 UO ? R1 ? R P ? R 2 R2 ? RP /2 ?UZ ? U BE2 ? ? 900 450 U C E 2 ? U I ? U O ? 2 4 ? 1 2 ? 1 2 (V ) , U B 1 ? U E 1 ? U Z? 5 . 3 ( V ) E 2 ? U O ? U B E ? 1 2 .7 ( V ) ,U (3)当用电高峰时,电网电压偏低,则 UI 将减小,上述电压或电位的变化趋势如下: UI UO 采样 与 UDZ 比较后放大 UB1 UC1(=UB2) (Uo=UI.UCE2)调整 UO UCE2 制 控 (4)当调节电位器 RP 时,如果 UO 始终在 22V,则 UCE2=24-22=2V,UCE1=22.7-5.3=17.4V,又因为 UO 不可调,所以很 可能电位器中心抽头断路,导致放大管 VT1 截止,调整管 VT2 饱和。 (5)当调节电位器 RP 时,如果 UO 始终为零,电路又没有其它异常现象,则可能是: ①没有电压输入;②R4 开路导致开关管不启动。 (6)当电路正常工作时,UI 与 RL 均不变,但 UO 仍有微量变动,其原因可能是环境温度变化,导致比较放大电路或调 整管参数发生变化,从而影响稳压的性能。其次稳压电路的输入电压是交流电经过变压和整流以后获得的直流电,本身含有 一定的纹波电压。经稳压后,纹波会大幅度较少,但很难完全消除。 (7)为提高稳定性,将 R3 接到 VT2 管的发射极上,方案是可行的。因为 R3 与 DZ 组成稳压电路的基准电路。当 R3 36 接到 VT2 管的发射极上时,基准电路的输入电压为稳压以后的输出电压,这样,基准电压的稳定性会更好。 如果将 R4 也接到 VT2 的的发射极上,电路将不能正常工作。因为 R4 一方面是 VT1 的集电极负载电阻,另一方面又是 VT2 的基极偏置电阻,接到 VT2 的发射极上以后,VT2 将失去基极偏压,处在截止状态。不会有稳定电压输出。 (9)若 R1=600Ω ,虽然可求得 U omax ? R1 ? R P ? R 2 R2 ( U Z ? U BE 1 ) ? 24 (V) ,但是由于 UI=24V,而 VT2 的 饱和压降 UCES≈2V,实际上在 RP 中心抽头调到最下端之前, 2 的就已经饱和。 O 的最大值 Uom 为 Uom=UI-UCES=24-2=22V。 VT U 7.10 在上题中若出现下列现象,你认为是哪个元器件出了故障? (1)UI 约为 18V 且脉动很大,调 RP 时 UO 可随之改变,但稳压效果差。 (2)UI 比正常值高,约为 28V,UO 很小约为零伏,调 RP 不起作用。 (3)UO≈23V,调 RP 不起作用。 (4)UO≈4.6V,调 RP 不起作用。 答: (1)因为正常时 UI=24V,所以 U2=UI/1.2=20V。若 UI=18V=0.9 U2,且脉动很大,则说明电容 C1 失效或开路,失 去滤波作用。此时调 RP 时 UO 可随之改变,但稳压效果差。 (2)该故障说明稳压管 VT2 截止。一般是由于 R4 虚焊或开路。 (3)该故障说明稳压管 VT2 饱和,VT1 截止。一般是由于 RP 中心抽头开路。 (4)该故障说明 VT1 已经击穿短路。 7.11 如图 7.29 所示串联稳压电源的电原理图。 (1)电路中的整流电路是什么电路?当变压器次级的上端为正半周电压时哪些二极管有电流通过? (2)要提高输出电压,RP 电位器的中心抽头应向哪个方向调整? (3)滤波电容 C1 的耐压值不应低于多少伏? 答: 电路中的整流电路是桥式整流电路。 (1) 当变压器次级的上端为正半周电压时 VD1 和 VD3 两个二极管有电流通过。 (2)要提高输出电压,RP 电位器的中心抽头应向下调整。 (3)因为正常时,U2=20V,所以 U2M=1.4U2=28V,滤波电容 C1 的耐压值要留 1.5~2 倍的余量可取 50 伏。 7.12 电路如图 7.30 所示。