同济大学中德学院 关振源 张敏 摘 要：本文从 DC/DC 转换器、电流型 PWM 控制器 UC3842 开始，着重论述了一种小功率开关电源的基本电路结构及其工作原理。 关键词：DC/DC 变换器；电流型 PWM 控制器；开关电源 关键词
引言 ---开关电源以其高效率、小体积等优点获得了广泛应用。传统的开关电源普遍采用电压型脉宽调制(PWM)技术，而近年电流型 PWM 技术得到 了飞速发展。相比电压型 PWM,电流型 PWM 具有更好的电压调整率和负载调整率，系统的稳定性和动态特性也得以明显改善，特别是其内在 的限流能力和并联均流能力使控制电路变得简单可靠。 ---电流型 PWM 集成控制器已经产品化，极大推动了小功率开关电源的发展和应用，电流型 PWM 控制小功率电源已经取代电压型 PWM 控制小 功率电源。Unitrode 公司推出的 UC3842 系列控制芯片是电流型 PWM 控制器的典型代表。 DC/DC 转换器 ---转换器是开关电源中最重要的组成部分之一，其有 5 种基本类型：单端正激式、单端反激式、推挽式、 半桥式和全桥式转换器。下面重点分析隔离式单端反激转换电路，电路结构图如图 1 所示。 ---电路工作过程如下：当 M1 导通时，它在变压器初级电感线圈中存储能量，与变压器次级相连的二极 管 VD 处于反偏压状态，所以二极管 VD 截止，在变压器次级无电流流过，即没有能量传递给负载；当 M1 截止时，变压器次级电感线圈中的电压极性反转，使 VD 导通，给输出电容 C 充电，同时负载 R 上 也有电流 I 流过。M1 导通与截止的等效拓扑如图 2 所示。
---电流型 PWM ---与电压型 PWM 比较，电流型 PWM 控制在保留了输出电压反馈控制外，又增加了一个电感电流反馈环节，并以此电流反馈作为 PWM 所必须 的斜坡函数。 ---下面分析理想空载下电流型 PWM 电路的工作情况(不考虑互感)。电路如图 3 所示。设 V 导 通，则有 ---L·diL/dt = ui (1) ---iL 以斜率 ui/L 线性增长，L 为 T1 原边电感。经无感电阻 R1 采样 Ud=R1·iL 送到脉宽比较 器 A2 与 Ue 比较，当 Ud>Ue,A2 输出高电平，送到 RS 锁存器的复位端，此时或非门的两 个输入中必有一个高电平， 经过或非门输出 低电平关断功率开关管 V。当时钟输出为高 电平时，或非门输出始终为低电平，封锁 PWM,这段时间由时钟振荡器 OSC 输出脉冲宽度 决定，即 PWM 信号的死区时间。在振荡器输出脉冲下降同时，或非门两输入均为低电平， 经或非门输出为高电平，V 导通。 ---简言之，PWM 信号的上升沿由振荡器下降沿决定，而 PWM 的下降沿由电感电流限值信号和误差信号 Ue 共同决定，最大脉宽的下降沿受振 荡器上升沿控制。图 4 为其工作时序图。 UC3842 简介 -
--Unitrode 公司的 UC3842 是一种高性能固定频率电流型控制器，包含误差放大器、PWM 比较器、PWM 锁存器、振荡器、内部基准电源和 欠压锁定等单元，其结构图如图 5 所示。