UC3842好坏的判断鉴别方法与应用电路图.docx

集成电路UC3842好坏的判断鉴别方法与应用图显示器的UC3842应用电路图UC3842好坏的判断鉴别方法 在国内电子设备当中，电源PWM控制电路最常用的集成电路型号就是UC3842（或UTC3842）。也就是因为常常遇到，对它也有一些之得，下面简单介绍一下UC3842好坏的判断方法： 在更换完周边损坏的元件后，先不装开关管(MOSFET)，加电测量UC3842的7脚电压，若电压在10-17V间波动，其余各脚也分别有波动的电压，则说明电路已起振，UC3842基本正常;若脚电压低，其余接脚无电压或不波动，则UC3842已损坏。 在UC3842的7、5脚间外加+17V左右的直流电压，若测8脚有+5V电压，1、2、4、6脚也有不同的电压，则UC3842基本正常，工作电流小，自身不易损坏它损坏的最常见原因是电源开关管(MOSFET)短路后，高电压从G极加到其6脚而致使其烧毁而有些机型中省去了G极接地的保护二极体，则电源开关管(MOSFET)损坏时，UC3842和G极外接的限流电阻必坏此时直接更换即可。 需要注意的是，电源开关管源极（S极）通常接个小阻值、大功率的电阻作为过流保护检测电阻此电阻的阻值一般在0.2-0.6之间，大于此值会出现带不起负载的现象（就是次极电压偏低）。 由于UC3842（KA3842）的工作电压和输出功率均与UC3843（KA3843）相差甚远， 3842系列和3843系列在启动电压和关闭电压方面也存在着较大的区别.前者的启动电压为16V，关闭电压为10V;后者的启动电压为8.5V，关闭电压为7.6V。这两个系列的IC不能直接代换。如确有必要用后者代换前者时，要对电路加以改造方可。因此，这一点在维修工作中必须要注意uc3842开关电源电路图1、UC3842的内部结构和特点 UC3842是美国Unitrode公司生产的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片。UC3842为8脚双列直插式封装，其内部原理框图如图1所示。主要由5.0V基准电压源、用来精确地控制占空比调定的振荡器、降压器、电流测定比较器、PWM锁存器、高增益E/A误差放大器和适用于驱动功率MOSFET的大电流推挽输出电路等构成。端1为COMP端；端2为反馈端；端3为电流测定端；端4接Rt、Ct确定锯齿波频率；端5接地；端6为推挽输出端，有拉、灌电流的能力；端7为集成块工作电源电压端，可以工作在840V；端8为内部供外用的基准电压5V，带载能力50mA。2、电路结构与工作原理图2所示为笔者在实际工作中使用的电路图。输入电压为24V直流电。三路直流输出，分别为+5V/4A，+12V/0.3A和-12V/0.3A。所有的二极管都采用快速反应二极管，核心PWM器件采用UC3842。开关管采用快速大功率场效应管。2.1 启动过程首先由电源通过启动电阻R 1提供电流给电容C2充电，当C2电压达到UC3842的启动电压门槛值16V时，UC3842开始工作并提供驱动脉冲，由6端输出推动开关管工作，输出信号为高低电压脉冲。高电压脉冲期间，场效应管导通，电流通过变压器原边，同时把能量储存在变压器中。根据同名端标识情况，此时变压器各路副边没有能量输出。当6脚输出的高电平脉冲结束时，场效应管截止，根据楞次定律，变压器原边为维持电流不变，产生下正上负的感生电动势，此时副边各路二极管导通，向外提供能量。同时反馈线圈向UC3842供电。UC3842内部设有欠压锁定电路，其开启和关闭阈值分别为16V和10V，如图3所示。在开启之前，UC3842消耗的电流在1mA以内。电源电压接通之后，当7端电压升至16V时UC3842开始工作，启动正常工作后，它的消耗电流约为15mA。因为UC3842的启动电流在1mA以内，设计时参照这些参数选取R1，所以在R1上的功耗很小。当然，若VCC端电压较小时，在R1上的压降很小，全部供电工作都可由R1降压后来完成。但是，通常情况下，VCC端电压都比较大，这样完全通过R1来提供正常工作电压就会使R1自身功耗太大，对整个电源来说效率太低。一般来说，随着UC3842的启动，R1的工作也就基本结束，余下的任务交给反馈绕组，由反馈绕组产生电压来为UC3842供电。故R1的功率不必选得很大，1W、2W就足够了。笔者认为，虽然理论上UC3842启动电流在1mA以内，但实际应用时，按1.62.0mA设计则工作比较便利。即当VCC端电压为U伏时2.2 稳压过程从图2中可知，当场效应管导通时，整流电压加在变压器T初级绕组Np上的电能变成磁能储存在变压器中，在场效应管导通结束时，Np绕组中电流达到最大值Ipmax，根据法拉第电磁感应定律：式中：E整流电压；Lp变压器初级绕组电感；Ton场效应管导通时间。在场效应管关闭瞬间，变压器次级绕组放电电流为最大值Ismax，若忽略各种损耗应为式中：n变压器变比，n=Np/Ns，Np、Ns为变压器初、次级绕组匝数。高频变压器在场效应管导通期间初级绕组储存的能量与场效应管关闭期间次级绕组释放的能量相等：式中：Ls变压器次级绕组电感；Uo输出电压；Toff场效应管关闭时间。上式说明，输出电压Uo与Ton成正比，与匝比n及Toff成反比。比如，由于电源电压变化或负载变化而引起输出电压降低时，反馈线圈的输出电压则会变低，从而使2端电压变低，则脉宽调制器会相应的增大输出PWM波形的占空比，使大功率晶体管导通的时间变长；反之，当电源电压变化或负载变化而引起输出电压升高时，则脉宽调制器会相应的减小PWM输出脉冲波形的占空比，使大功率晶体管导通的时间变短，从而维持输出电压为一恒定值。UC3842为固定工作频率脉宽调制方式，输出电压或负载变化时仅调整占空比，控制场效应管的导通时间。反馈电压输入2脚，此脚电压与内部2.5V基准进行比较，产生控制电压，从而控制脉冲宽度；输出脉冲的频率由4脚外接定时电阻Rt及定时电容Ct决定，f的单位取k，Ct取F。3脚为电感电流传感器端，当取样超过1V时，缩小导通脉宽，使电源处于间隙工作状态；6脚，输出端，内部为图腾柱式，上升、下降时间仅50ns，驱动能力为1A；7脚，供电输入，起振后工作电压为1013V，低于10V停止工作，功耗为15mW；8脚，内部基准5V(50mA)。2.3 过流保护原理当负载电流超过额定值或短路时，场效应管电流增加，R9上的电压反馈至3脚(电压大于1V)，通过内部电流放大器使导通宽度变窄，输出电压下降，直至使UC3842停止工作，没有触发脉冲输出，使场效应管截止，达到保护功率管的目的。短路现象消失后，电源自动恢复正常工作。2.4 过压保护原理当因某种原因使输出电压过高时，由反馈绕组形成的电压也高，从而使2脚的电压过高，内部保护电路起动，使6脚输出脉冲高电平时间变短，或不输出高电平使开关管截止。2.5 开关管保护电路由D3、R10、C1及R11、C14、D4构成，消除由变压器漏感产生的反峰电压，从而使开关工作电压不至于太高而毁坏。3、设计中的注意事项3.1 起动电路的设计电路如图4所示，电容C2储存的能量要能满足电源开始正常 工作的需要，使得UC3842第7脚有稳定、充足的输入供给。即电容C2的放电时间要大于UC3 842输出脉冲的高电平持续时间。否则，电源将出现打嗝现象。因此，电容C2的容量和 质量的选取非常重要。笔者在实际设计过程中，C2曾用100F铝电解电容，经常发现 电源打嗝；测量反馈端电压，总是太低，以至于反馈端的整流二极管都没有工作，说明反馈 端电压幅度不够。原因在于C2容量不够，不能提供足够的能量来使UC3842充分工作，因此 ，容量最好在100F以上。3.2 反馈绕组的设计当UC3842启动后，若反馈绕组不能提供足够的UF，电路就会不停地起动 ，出现打嗝现象。另外，根据笔者的经验，若UF大于17.5V时， 也会引起UC3842工作异常，导致输出脉冲占空比变小，输出电压变低。故而反馈绕组匝数的 选取及其缠绕是非常重要的，一般可按1315V设计，使UC3842正常工作时，7脚的电压维持 在13V左右。4、结束语UC3842是一种性能优良的电流控制型脉宽调制器。假如由于某种原因使输出电压升高时，脉 宽调制器就会改变驱动信号的脉冲宽度，亦即占空比D，使斩波后的平均 值电压下降，从而达到稳压目的，反之亦然。UC3842可以直接驱动MOS管、IGBT等，适合于 制作2080W小功率开关电源。由于器件设计巧妙，由主电源电压直接启动，构成电路所需 元件少，非常符合电路设计中“简洁至上”的原则。UC3842开关电源 UC3842电源的原理维修及检测方法UC3842工作原理下图为UC3842 内部框图和引脚图，UC3842 采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式，共有8 个引脚，各脚功能如下：脚是误差放大器的输出端，外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和频率特性；脚是反馈电压输入端，此脚电压与误差放大器同相端的2.5V 基准电压进行比较，产生误差电压，从而控制脉冲宽度；脚为电流检测输入端， 当检测电压超过1V时缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态；脚为定时端，内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定，f=1.8/(RTCT)；脚为公共地端；脚为推挽输出端，内部为图腾柱式，上升、下降时间仅为50ns 驱动能力为1A ；脚是直流电源供电端，具有欠、过压锁定功能，芯片功耗为15mW；脚为5V 基准电压输出端，有50mA 的负载能力。 UC3842 内部原理框图 UC3842是一种性能优异、应用广泛、结构较简单的PWM开关电源集成控制器，由于它只有一个输出端，所以主要用于音端控制的开关电源。 UC3842 7脚为电压输入端，其启动电压范围为16-34V。在电源启动时，VCC16V，输入电压施密物比较器输出为0，此时无基准电压产生，电路不工作；当Vcc16V时输入电压施密特比较器送出高电平到5V蕨稳压器，产生5V基准电压，此电压一方面供销内部电路工作，另一方面通过脚向外部提供参考电压。一旦施密特比较器翻转为高电平（芯片开始工作以后），Vcc可以在10V-34V范围内变化而不影响电路的工作状态。当Vcc低于10V时，施密特比较器又翻转为低电平，电路停止工作。当基准稳压源有5V基准电压输出时，基准电压检测逻辑比较器即达出高电平信号到输出电路。同时，振荡器将根据脚外接Rt、Ct参数产生f=/Rt.Ct的振荡信号，此信号一路直接加到图腾柱电路的输入端，另一路加到PWM脉宽市制RS触发器的置位端，RS型PWN脉宽调制器的R端接电流检测比较器输出端。R端为占空调节控制端，当R电压上升时，Q端脉冲加宽，同时脚送出脉宽也加宽（占空比增多）；当R端电压下降时，Q端脉冲变窄，同时脚送出脉宽也变变窄（占空比减小）。UC3842各点时序如图所示，只有当E点为高电平时才有信号输出 ，并且a、b点全为高电平时，d点才送出高电平，c点送出低电平，否则d点送出低电平，c点送出高电平。脚一般接输出电压取样信号，也称反馈信号。当脚电压上升时，脚电压将下降，R端电压亦随之下降，于是脚脉冲变窄；反之，脚脉冲变宽。脚为电流传感端，通常在功率管的源极或发射极串入一小阻值取样电阻，将流过开关管的电流转为电压，并将此电压引入境脚。当负载短路或其它原因引起功率管电流增加，并使取样电阻上的电压超过1V时，脚就停止脉冲输出，这样就可以有效的保护功率管不受损坏。UC3842应用电路图：开关电源3842检修流程使用3842的开关电源外围大同小异，检修方法基本一样，以下流程检修的前提：开关管无短路，开关管对地限流保护电阻无开路，在通电时开关管不会马上击穿，切记：1、先测3842（7）脚的15V供电是否正常： 没有电压，就检查启动电阻，或启动电路（部分机型7脚供电使用单独的一个二极管整流），或7脚对地稳压管短路； 有电压但是高，换（7）脚对地滤波电容，100UF/50V； 有电压但是电压低且波动，3842的调整电路故障。2、7脚电压正常；关机测300V电压消失速度： 能很快消失，那电源起振，检查（3）脚对地1K电阻和对地稳压管； 电压不消失，故障点为3842未起振，检查3842（1）（2）脚外围电阻、电位器和更换3842自身。3、7脚电压低且波动： 重点检查FBT同步反馈电路的二极管； 有光耦的机型检查后级光耦输入端，重点检查IC（LM431）周边。UC3842系列构成的电源结构简单、保护性能完善特别适用于小型化因此他代替了很多数字仪表、家电、办公设备中的线性电源。UC3842主要有振荡器、误差放大器、电流检测比较和锁存、欠压封锁、输出电路、基准电压电路等组成。片内可调的充放电振荡电路可精确的控制占空比振荡器的工作频率由外接定时电容和电子决定。采用电流操作并可在500KHZ以下工作内有5伏精密基准电压具有完备的欠压、过压及过流保护。启动阀值为16伏关闭为10伏。6伏的关闭差值有效的防止电路在阀值附近产生振荡。UC3842的管脚功能:1、补偿脚是误差放大器的输出端用于回路补偿。2、电压反馈脚是误差放大器的返相输入端他通常通过电阻分压器与输出端相连。3、电流检测脚。4、振荡。通过外间RC控制振荡频率和最大输出占空比频率可达500KHZ。5、接地脚。6、输出。此脚直接驱动场效应管的栅极此脚变换的峰值电流可达1A。7、电源脚。是芯片的正电源。8、基准电压输出端通过电阻给振荡电容提供充电电流。下边是3842构成一典型电源启动电路由R517、ZD520等组成市电经D512、514、515、516、C510整流滤波后因R517直接给IC502的7脚提供一17伏左右的启动电压ZD502的参与有效的防止了高电压对IC502的冲击有效的保护了IC502。由于7脚得到了额定的工作电压IC502其内部电路开始工作6脚输出开关脉冲通过R520驱动开关管Q520的栅极使Q520进入了周期性的振荡状态此时IC502的工作电压便有开关变压器T501的1-2绕组的感应脉冲经D502、C521等整流滤波后提供这样更利于了IC502内部欠压、过压功能的实现。同时这个电压又经过R507、R508分压、VR501、R525取样后加到IC502的2脚经内部电路比较放大后控制6脚输出脉冲的宽度以达到自动稳压的目的。R523是电路的过流取样电阻当负载电流增大时R523两端的电压升高这个升高的电压经R522加到了IC502的3脚控制其内部电路以达到过流保护的目的。对于易损件的分析:我们在维修中都有这样的经验往往那些电压高、电流大、发热量的区域都是故障的高发区域。这个规律适用于大多数的电子电路在显示器电源电路中首当其冲的就是开关管虽然3842有着完善的保护功能但在实际中开关管击穿、炸裂等故障还