具有过载和短路保护的车载开关电源设计专业技术方案

1、具有过载和短路保护的车载开关电源设计方案1、UC3842的典型应用UC3842是高性能的单端输出式电流控制型脉宽调制（PWM芯片，其典型应用电路如图1所示。图心卸2典型碉瞽卅gm z2、过载保护原理分析当出现输出短路时，输出电压会下降，同时为UC3842供电的反馈绕组也会出现输出电压下降。当输入电压低于10V时，UC3842停止工作，开关管截止。短路现象消失后，电源重新启动，自动恢复 正常工作。但由于在高频关断的时候会出现很高的尖峰电压， 即使占空比 很小的情况下，电路中7脚的输入电压也可能不会降到足够低， 过载 保护电路并不总能有效的响应所出现的过载情况， 对整个系统的性能会产生不良的影响，

2、存在着一定的安全隐患3、过流保护原理分析当电流取样端3脚上的电压值超过电流检测比较器负端的电 压时，可以使脉宽调制锁存器输入复位信号，开关管于是被关闭。这 样峰值检测电路限制输出的最大电流，起到了一定的保护作用。但是随着开关频率的升高，可能会出现开关电源处于连续模式 下，也就是每个开关周期的初级电感电流是从一定的幅度开始增长， 这样会产生分谐波振荡。这种不稳定性和稳压器的闭环特性无关， 它 是由固定频率和峰值电流取样同时工作引起的。 图2说明了这样的现 象。图 2 补偿刖的电流di.：:; p.cjij. l :：'如图2所示，在tO时刻，开关管被导通，这时初级线圈电流 以斜率ml上升

3、，该斜率是输入电压和电感的函数。在 t1时刻，电流 取样输入到达了电流检测比较器的门限， 将导致开关管关闭，电流以 斜率m2衰减，直到下一个开关周期的到来。如果有一个扰动加在电 流检测比较器的门限电压上，产生了一个小的 I （如图2中虚线所示），就会发生不稳定的现象。在一个固定的振荡周期内，电流衰减 时间减少，最小电流在开关管导通时刻（t 2 ）上升了 I+m 2/m 1 最小电流在下一个周期（t 3）减小到（ I+m 2/m 1）（m 2/m 1）C2猎Ml亦* MT图3开关电源瘵理框图www. d i mg oil- cam? I*Lql-FV R "和圳W1?11 1丨雌5:!

4、luta每一个后续的开关周期内，该扰动都会与（m 2/m 1）相乘， 在几个开关周期交替增加和减小初级线圈电流， 也许若干个开关周期 后电流会减小到零，使这个过程重新开始。如果 m 2/m 1大于1,系 统将不稳定。4、保护电路的改进如图3所示，本设计针对UC3842典型应用电路的过流、过载 保护电路做出以下改进。在反馈绕组的整流二极管回路串一个电阻，它和电容C2组成RC滤波网络，对开关管开通瞬间时的尖峰电压起到了滤除的作用。 这样，由于尖峰电压的减少，当短路现象发生时，反馈绕组输出的电 压会有效的降低，UC3842会停止工作直到短路现象解除。对过流保护电路进行斜率补偿。补偿斜率从 RT CT

5、振荡器产 生，加到电压反馈端，以提高误差放大器输出的斜率补偿。如图3所示，误差放大器的输出是具有 m3斜率的斜坡，经过两个二极管后被 电阻分压，然后输入到电流检测比较器的负端作为过流保护电路的控 制电压。这样通过电流检测比较器和脉宽调制锁存器的配置保证了在 任何一个振荡器周期中只有一个单脉冲出现在输出端。当出现过载或者输出电压取样丢失等异常工作情况，内部比较门限会被限定在IV，而不会出现电路失调的情况。图4显示了通过在控制电压上增加一个与脉宽调制时钟同步 的人为的斜坡，可以在后续的开关周期有效的抑制由于【扰动而引起的不稳定。该补偿斜坡的斜率（m 3）必须等于或者大于 m 2/2才 具有稳定性。

6、通过m3斜率的补偿，初级线圈电流会被控制电压所抑 制，紧跟控制电压的幅度。3(135h4bIS*出咆示匚U.3 | n.a!2.0】瓷2IX 4為2孰観吳化时+幡出申1的实期個协犠电iftlv g >10|50IDO300500输岀v、H 1 L2 2熄0124一 口n. &图4斜率补偿后的电流波册www. diargon, com实验结果表1为输入电压在30 50V波动时，输出电压的波动情况，表 2是负载电流在10500mA变化时，输出电压的波动情况。由表 1的 数据可得到电压调整率S v<0.3%。由表2的数据可得到输出电阻 R o<0.4 Qo本文所提出的是一种结构简单、性能稳定的单端反激式结构开