Documento de diseño de fuente de alimentación conmutada de control de corriente basado en UC3842. ¿Alguien sabe cómo hacer esto?

2 Defectos del circuito de protección de UC3842

2.1 Defectos de protección contra sobrecarga

Cuando la fuente de alimentación está sobrecargada o la salida está en cortocircuito circuito, el circuito de protección del UC3842 reducirá el ciclo de trabajo del pulso de salida, el voltaje de salida y el voltaje de suministro del UC3842. Cuando es demasiado bajo para que funcione el UC3842, todo el circuito se cierra y el siguiente proceso de inicio se inicia a través de R6. Esta protección se llama protección contra el hipo. En este estado de protección, la fuente de alimentación solo funciona durante unos pocos ciclos de conmutación y luego entra en un proceso de inicio largo (de cientos de ms a varios segundos), por lo que su potencia promedio es muy baja. Sin embargo, debido a la inductancia de fuga del transformador, algunas fuentes de alimentación conmutadas tienen un voltaje pico de conmutación muy alto en cada ciclo de conmutación. Incluso cuando el ciclo de trabajo es pequeño, el voltaje de la fuente de alimentación auxiliar no se puede reducir lo suficiente para lograr la protección ideal. función. .

2.2 Defectos de la protección contra sobrecorriente

La función de protección contra sobrecorriente del UC3842 se implementa a través del pin 3. Cuando el voltaje detectado en el pin 3 es superior a 1 V, el comparador dentro del UC3842 se volteará, el pestillo PWM se establece en cero y el modulador de pulso se apaga, logrando así la protección contra sobrecorriente del circuito. Debido a que la resistencia de detección puede detectar la corriente máxima del inductor, naturalmente se forma un circuito limitador de corriente pulso a pulso. Tan pronto como el nivel de la resistencia de detección alcance 1 V, el modulador de ancho de pulso se apagará. Por lo tanto, esta tecnología de detección de corriente máxima del inductor puede limitar con precisión la corriente de salida máxima, lo que permite que los componentes magnéticos y los dispositivos de potencia en la fuente de alimentación conmutada garanticen un funcionamiento confiable de la fuente de alimentación regulada sin diseñar grandes márgenes. Pero las resistencias de muestreo que utilizamos habitualmente son resistencias de película metálica o de película de óxido, que son inductivas. Cuando la corriente fluye a través de la resistencia de muestreo, se inducirá un cierto voltaje inducido. Este componente inductivo presentará una gran impedancia a altas frecuencias, por lo que consumirá mucha energía. A medida que aumenta la frecuencia, es posible que la corriente que fluye a través de la resistencia de muestreo no se descargue por completo antes de que llegue el siguiente ciclo de oscilación, y la corriente que soporta la resistencia de muestreo será cada vez mayor, lo que provocará un mal funcionamiento del UC3842 o incluso provocará que la máquina explote. Por lo tanto, a veces es difícil proporcionar una buena protección a la función de protección contra sobrecorriente del UC3842 y tiene ciertos defectos.

2.3 Defectos en la estabilidad del circuito

En el circuito mostrado en la Figura 1, cuando el ciclo de trabajo de la fuente de alimentación es mayor a 50, o el transformador opera con corriente continua, todo el Se producirá una oscilación subarmónica en el circuito, lo que provocará inestabilidad en la salida de potencia. La Figura 2 muestra el proceso de cambio de la corriente del inductor en el transformador. En el momento t0, el interruptor comienza a conducir, lo que hace que la corriente del inductor aumente con una pendiente de m1, que es función del voltaje de entrada dividido por el inductor. En t1, la entrada de muestreo actual alcanza el umbral establecido por el voltaje de control, lo que hace que el interruptor se abra y la corriente decaiga con pendiente m2 hasta el siguiente período de oscilación. Si se agrega una perturbación al voltaje de control en este momento, se generará un δ I, por lo que encontraremos que el circuito es inestable, es decir, dentro de un período de oscilador fijo, el tiempo de caída de la corriente disminuye y la conducción de corriente mínima tiempo t2 aumenta en δ I δ IM2/M1, la corriente mínima disminuye a (δ I δ IM2/M1) en el siguiente período t3. En cada ciclo posterior, la perturbación m2/m1 se duplica y cuando se activa el interruptor, la corriente del inductor aumenta y disminuye alternativamente. Pueden ser necesarios varios ciclos del oscilador para llevar la corriente del inductor a cero y comenzar el proceso nuevamente. Si m2/m1 es mayor que 1, el convertidor es inestable. Por lo tanto, el circuito que se muestra en la Figura 1 tiene ciertos riesgos de inestabilidad en ciertos estados.

Figura 2 Forma de onda de corriente del inductor

3. Mejora del circuito de protección

Con base en el análisis anterior, el circuito mejorado se muestra en la Figura 3 y tiene lo siguiente características .

1) Al conectar un seguidor de emisor al voltaje de muestreo de UC3842 y agregar una pendiente artificial sincronizada con el reloj de modulación de ancho de pulso al voltaje de control, la perturbación δ I se puede reducir a cero. Por lo tanto, incluso si el sistema funciona en condiciones en las que el ciclo de trabajo es superior a 50 o la corriente del inductor es continua, el sistema no será inestable.

Pero la pendiente del talud de compensación debe ser igual o ligeramente superior a m2/2, para que el sistema pueda tener una estabilidad real.

2) Cambie la resistencia de muestreo por una resistencia no inductiva. La resistencia no inductiva es una resistencia de bobinado de dos cables enrollada en paralelo. Tiene alta precisión y puede alcanzar fácilmente una alta potencia. Después de usar una resistencia no inductiva, su impedancia no aumentará con la frecuencia. De esta forma, incluso a altas frecuencias, la potencia consumida por la resistencia de muestreo no superará su potencia nominal, por lo que no se producirá ninguna explosión.

3) El circuito de retroalimentación está controlado por TL431 y un optoacoplador. Todos sabemos que los amplificadores requieren tiempo de transmisión cuando se usan para transmitir señales, y la salida y la entrada no se establecen al mismo tiempo. Si la señal de retroalimentación está conectada al terminal de retroalimentación de voltaje del UC3842, la señal de retroalimentación debe pasar continuamente a través de dos amplificadores de error de alta ganancia y el tiempo de transmisión aumentará. Dado que el TL431 en sí es un amplificador de error de alta ganancia, en la Figura 3, el pin 1 se usa directamente como retroalimentación, se coloca una resistencia entre el pin 8 (pin de voltaje de referencia) de UC3842 y el pin 1, y el pin 2 se conecta a tierra a través de R18. . La ventaja de esto es que se omite el amplificador interno del UC3842, lo que acorta el tiempo de transmisión de la señal de retroalimentación a la mitad, haciendo que la respuesta dinámica de la fuente de alimentación sea más rápida. Además, controlar directamente el pin 1 de UC3842 también puede simplificar la compensación de frecuencia y la baja potencia de salida del sistema.

Figura 3 Circuito de aplicación UC3842 mejorado

4 Resultados experimentales

La Figura 4 muestra la forma de onda de voltaje y la forma de onda de señal de muestreo de la resistencia de detección UC3842. Puede verse en la Figura 4 que la forma de onda de la señal de muestreo del circuito mejorado sigue de cerca la forma de onda de voltaje de la resistencia de detección sin un voltaje pico grande. Por lo tanto, este circuito puede evitar eficazmente problemas de mal funcionamiento de la fuente de alimentación causados ​​por interferencias anormales como la inductancia de fuga del transformador, y también puede evitar eficazmente problemas de inestabilidad del sistema causados ​​por un ciclo de trabajo excesivo de la fuente de alimentación.

Figura 4 Voltaje de resistencia de detección y forma de onda de señal de muestreo

5 Conclusión

UC3842 es un modulador de ancho de pulso de control de corriente con excelente rendimiento, pero su circuito de protección tiene algunas deficiencias en la aplicación práctica. Por lo tanto, se debe mejorar su circuito de protección en el diseño de la fuente de alimentación. Los experimentos muestran que el circuito de protección mejorado hace que el rendimiento del sistema sea más estable y confiable.

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