第十章 控制电路的设计1
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第10章 控制电路
PWM控制器： 1、基准源 2、振荡器 3、误差放大器 4、PWM比较器 5、驱动电路 6、欠电压保护电路 7、封锁电路
第10章 控制电路
8、软起动 为避免起动时输入电流过大，输出电压过冲和变压器饱和等问题，需设置软 起动电路，使脉宽触发信号有一个从零逐渐增大的过程，以减小以上问题。 9、干扰抑制 误差放大器输出信号可能发生尖峰和振荡，从而和锯齿波比较时会出现多个 交点，使PWM比较器在一个锯齿波周期输出多个脉冲，为消除此影响，使 PWM脉冲经锁馈器后再输出。 10、死区时间控制 由于晶体管的存储时间和基极驱动脉冲太宽，推挽电路的上下两管或桥式 电路同一桥臂的两管会产生同时导通，二造成电源瞬时短路，损坏功率管，故 需控制死区时间以控制脉冲宽度，将振荡器时钟脉冲接反相器后分别介入输出 与门。
PWM集成控制器（芯片）
图10.5 SG3525内部结构图
PWM集成控制器（芯片）
15V
15
US 5.1V
5.1V
5.1V
16 4 3
15V UC CT RT T
13
0.01μ 2.8k 10
5 6 7
Q Q
1
A 11
10
R 10k uf 10k 10k 5.1V 10k 0.1μ 9
1 2 8
PWM集成控制器（芯片）
二、UC1842/2842/3842
3．芯片原理
UCC 7
Uref
8ห้องสมุดไป่ตู้5V
UC
7
UCC
RTCT
4 1
6 5
2
S EA R
Q
GND
1
3
GND
5
PWM集成控制器（芯片）
二、UC1842/2842/3842 3．芯片原理
Ucc UVLO UREF GND 5V基准
2.5VDC
Vref
第10章 控制电路
• PWM信号产生电路 • 主要由误差放大器和PWM比较器构成，可以实现脉冲信 号产生和脉宽调制，利用触发器和两个与门实现了PWM 输出信号的分组，获得两组等幅等宽互补脉冲。见下图：
PWM集成控制器（芯片）
1、SG1525/2525/3525
表10-1 项目 最大电源电压/V 驱动输出峰值电流/mA 最高工作频率/kHz 基准源电压/V 基准源温度稳定性/(mV/°C) 误差放大器开环增益/dB 误差放大器单位增益带宽/MHz 误差放大器输入失调电压/mV 封锁阀值电压/V 启动电压/V 待机电流/mA SG3525主要性能指标 指标 40 500 500 5.1 0.3 75 2 2 0.4 8 14
Q1:VCEO Vin (max),300 mA
图10.14高电压线性电源自启动电路（只在启动和反馈期间工作）
第10章 控制电路
电压模式控制
电源的性能，如输入的线性调整、输入线或负载的效应特性，基本上取 决于反馈回路（return loop）的结构。反馈回路有两种(开关电源的控制 方式)： 电压模式控制和电流模式控制
PWM集成控制器（芯片）
启动和集成电路供电电路的设计
• 启动和辅助电源给控制集成电路(IC)和功率 开关驱动电路提供工作电压，有时把这个 电路叫作自启动电路。
R:R Vin (min) VDZ Istart IDZ (min)
PD Vin (max)( Istart IDZ (min))
第10章 控制电路设计
二、结构
第10章 控制电路设计
二、控制电路的结构
1、驱动电路 控制电路与功率开关管的接口，提供一定的驱动功率。 2、调节器电路 作用：将给定量和反馈量进行比较和运算，得到控制量。 核心：运算放大器 3、并机均流电路 目的：获得更大的容量和更高的可靠性。如UC3907
第10章 控制电路设计
最大电源电压/V 驱动输出峰值电流/mA 最高工作频率/kHz 基准源电压/V 基准源温度稳定性/(mV/°C) 误差放大器开环增益/dB 误差放大器单位增益带宽/MHz 误差放大器输入失调电流/μA 封锁阀值电压/V 启动电压/V 待机电流/mA
指标
36 1000 500 5 0.2 90 0.1 3 1 16 1
第10章 控制电路设计 10.1 控制电路的功能和结构 10.2 PWM集成控制器（芯片） 10.3 启动和集成供电电路设计 10.4 控制模式
第10章 控制电路设计
• 前面介绍了功率转换电路、逆变电路、推挽、全 桥、半桥、单端正激反激以及输出整流滤波电路、 输出滤波电路，工频整流滤波电路和高频变压 器，以上电路和器件统称为主电路。 • 一下介绍电源其余的电路，称为控制电路，以 PWM为例。
PWM集成控制器（芯片）
四．应用电路 R1
Vi 115VAC C1 R2 C2 VD1 VD2 VD5 R3 VD4 L1 C9 L2 C11 C10 Gnd +12VDC C12 Gnd VD6 C13 L3 VREF Vcc R5 C5 RT CT RT/CT OUT R8 C8 C14 -12VDC +5VDC
二、控制电路的结构
4、保护电路 保证开关电源在正常和非正常使用情况下的可靠性。 包括：自保护功能和负载保护功能
自保护功能：输入过电压、输入欠电压、系统过热、过电流等等 负载保护功能：输出过电压、输出欠电压 滞环比较器：故障消失后自动恢复 过电流保护锁存电路：复位电路 输出过电压和欠电压锁存电路：停机报警，人工干预
PWM集成控制器（芯片）
图10.9 UCC3895管脚图
PWM集成控制器（芯片）
4、L6562
COMP INV
1 2 3 THD
MULT
4
CS
40k 5p
25V
VCC
8
VCC 7V R S UVLO VREF2 2.1V 1.6V
6 5 &
Q
25V
7
25V
&
Starter stop
GD
GND
ZCD
C3
R4
C4
R11
VD3
UC3842 Gnd UFB ISENSE COMP R9
R6
C6
R7 C7 R10
UC3842控制的反激式开关电源
R1 Vi 115VAC C1 R2 R3 C2 VD1 R4 VD2 C4 VD4 L1 C9 L2 VD5 VD6 C11 C13 L3 VREF Vcc RT CT RT/CT OUT UC3842 Gnd UFB COMP ISENSE C7 R8 R9 R10 C8 R11 VD3 C10 +5VDC Gnd +12VDC Gnd
第10章 控制电路设计
10.1 控制电路的功能和结构 一、功能
• 1.提供两组等幅等宽互补脉冲，并且其脉冲宽度可调； • 2.通过适当的闭环负反馈控制，建立电源输出变化量与脉 冲调整变化量的关系以实现电源的输出特性； • 3.实现输出电压的软启动； • 4.负载发生过流或短路时应能限制电源输出电流或切断电 源输出，实现对负载和电源的过流保护和电压调整； • 5.当电源输出过电压时，迅速切断电源输出，对负载提供 保护； • 6.其他如隔离、遥控、程控和并联均流等。
第10章 控制电路
电压模式控制
电压模式控制的DC-DC变换器实例，由单一的反馈回路构成
要识别是不是电压型控制IC，可以先找到RC振荡器，然后看产 生的三角波是不是输入到比较器，并与误差电压信号进行比较。
第10章 控制电路
典型的电压模式集成控制芯片UC3824的框图
第10章 控制电路
典型的电压模式集成控制芯片UC3824的波形
第10章 控制电路
电流模式控制
下图是电流模式控制的DC-DC变换器电路实例，由图可知除了输出电压反 馈回路外，还有电流反馈回路，这是它与电压模式控制最主要的结构差 异。电流模式控制根据电流的检测方法有两种，分别是: 1.峰值(peak)電流模式控制。 2.平均电流模式控制。
Q S EA PWM B 5.1V 50μA
1 14
10
100μ 10
12
图10.6 SG3525的典型应用
PWM集成控制器（芯片）
2、UC1842/2842/3842 1．管脚排列
COMP UFB 1 2 8 REF
7 6
Vcc
ISENSE
3
OUTPUT
RT/CT
4
5
Gnd
UC3842管脚图 COMP：误差放大器输出。 UFB：反馈电压输入端。它与内部2.5VDC基准电源比较，产生误差电压来控制调 节脉冲宽度。 ISENSE：接电感电流传感器。当采样电压大于1VDC时，缩小脉冲宽度，使电源 处于断续工作状态。 RT/CT：定时阻容端。频率f=1.8/(CTRT)。 Gnd：地。 OUTPUT：输出端。 Vcc：电源。10-13VDC，关闭电压10VDC。 REF：内部基准电源输出，5VDC+/-0.1VDC，50mA。
PWM集成控制器（芯片）
2．主要特性
用于20-50W的小功率开关电源，管脚少，电路简单。 表10-1 UC3842主要性能指标 1．单输出级，可以驱动MOS、晶体管。 2．PWM芯片。 3．工作频率500kHz。 4．低启动和工作电流，启动电流小于1mA，工作电流15mA。 5．大电流图腾柱输出，1A。 项目 6．带欠压封锁保护。
C12 C14
C3
-12VDC
R5
C5
R6
C6
R7
电源的输出电压等级有三种：5VDC、+12VDC、-12VDC。 该电路变换器同样是一个降压型硬开关电路。由单管驱动隔离变压器主绕组，C2、R3 可以提供变压器原边泄放通路。输出经整流、滤波送负载。 Vcc电源由R2从原边电压Vi提供。Vcc同时也作为辅助反馈绕组的反馈电压。 电路振荡器频率由RT、CT决定。按规定，CT接RT/CT与地之间，RT接RT/CT与 VREF之间。频率f=1.8/(CTRT)。 反馈比较电路信号是从辅助绕组经过VD1、VD2、C3、C4等整流滤波后得到的Vcc分 压提取的。C6、R7构成信号的有源滤波。 开关管电流被R10取样后，经R9、C7滤波，送ISENSE端，当超过阈值1VDC时，确 认过载，关断电源输出。 芯片输出部分由Vout驱动单MOSFET管，C8、VD3对开关管有电压钳位作用。
