电压控制型开关电源会对开关电流失控，不便于过流保护，并且响应慢、稳定性差。与之相比，电流控制型开关电源是一个电压、电流双闭环控制系统， 能克服电流失控的缺点，并且性能可靠、电路简单。据此，我们用 UC3842 芯片设计了一个电流控制型开关电源。为了提高输出电压的精度，系统没有采用离 线式结构，而采用直接反馈式结构。本系统在设计上充分考虑了电磁兼容性和安全性，可广泛应用于工业、家电、视听和照明设备。 电流控制型开关电源的原理框图 电流型控制是针对电压型控制的缺点而发展起来的，在保留了电压控制型的输出电压反馈控制部分外，又增加了一个电流反馈环节，其原理框如图 1 所示。 图 1 电流控制型开关电源的原理框图 电流控制型开关电源是一个电压、电流双闭环控制系统，内环为电流控制环，外环为电压控制环。当 U O 变化导致 UF 变化，或 I 变化导致 US 变化时，都会 使 PWM 电路的输出脉冲占空比发生变化，从而改变 UO，达到输出电压稳定的目的。 电流型控制芯片 UC3842 UC3842 是一块功能齐全、较为典型的单端电流型 PWM 控制集成电路，内包含误差放大器、电流检测比较器、PWM 锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁 定等单元。它提供 8 端口双列直插塑料封装和 14 端口塑料表面贴装封装，内部结构如图 2 所示。 图 2 UC3842 内部电路 8 端口双列直插塑料封装的 UC3842 各管端口功能简介。 ①端口 COMP 是内部误差放大器的输出端。 ②端口 VFB 是反馈电压输入端，与内部误差放大器同相输入端的+2.5V 基准电压进行比较，产生误差电压，控制脉冲的宽度。 ③端口 ISENSE 是电流传感端。在应用电路中，在 MOSFET 的源极串接一个小阻值的取样电阻，将脉冲变压器的电流转换成电压并送入③端口，控制脉冲的宽 度。 ④端口 RT/CT 是定时端。锯齿波振荡器的振荡频率 f=1.8/（RT·CT），电流模式工作频率可达 500kHz。 

⑤端口 GND 是接地。 ⑥端口 OUTPUT 是输出端，此端口为图腾柱式输出，驱动电流的峰值高达 l.0A。 ⑦端口 VCC 是电源。当供电电压低于 16V 时，UC3824 不工作，此时耗电在 1mA 以下。芯片工作后，输入电压可在 10～30V 之间波动，工作电流约为 15mA。 ⑧端口 VREF 是基准电压输出，可输出精确的+5V 基准电压，电流可达 50mA。 UC3842 构成电流控制型开关电源 1 电路组成 UC3842 构成的电流控制型开关电源电路如图 3 所示。 图 3 UC3842 构成电流控制型开关电源 2 工作原理 220V 交流电先通过滤波网络滤掉各种干扰。电阻 R1 主要用来消除断电瞬间残留的电压，热敏电阻 RT1 可以限制浪涌电流，压敏电阻 VDR 保护电路免受雷电 的冲击。然后，再经过 B1 整流、C4 滤波，获得约 300V 直流电压后分两路输出：一路经开关变压器 T 加到 MOSFET Q1 的漏极，另一路经 R3 加到 C17 的正 端。当 C17 的正端电位升到≥R16 时，⑦端口得工作电压，UC3842 电路启动，⑥端口电位上升，Q1 开始导通，同时⑧端口的 5V 电压通过内电路建立。C17 容 量最好在 lO0μF 以上,否则电源将出现打嗝现象。C12 滤波电容消除在开关时会产生尖峰脉冲，C11 为消噪电容，R6、C13 决定锯齿波振荡器的振荡频率，R9、 C15 用来确定误差放大器的增益和频响。C14 起斜坡补偿作用，能提高采样电压的可靠性。正常工作后，线圈 N2 上的高频电压经过 D2、R17、C18、D3 为 UC 3842 提供工作电压。 当开关管导通时，整流电压加在开关变压器初级绕组上的电能变成磁能储存在开关变压器中。开关管截止后，能量通过次级绕组释放到负载上。D7、D8 是脉冲 整流二极管，C7、R5 吸收旁路开机瞬间出现的脉冲电流，L3、C8、C9、C10 组成滤波电路。输出电压可由下式描述。 UO=UI(TON/KTOFF) 式中，UO 为输出电压，UI 为整流电压，K 为变压器的变压比，TON 为 Q1 的导通时间，TOFF 为 Q2 的截止时间。 由上式可知，输出电压和开关管的导通时间及输入电压成正比，与变压器的变压比及开关管的截止时间成反比。C16、R12、D5 用来限制栅极电压和电流，进 而改善 Q1 开关速度，有利于改善电磁兼容性。R13 主要来防止 Q1 栅极悬空，D1、R4、C5 和 D6、R16、C20 构成两级吸收回路，用于吸收尖峰电压，防止 Q 1 损坏。 系统中的稳压电路有： ● 电流反馈电路。Q1 源极串接取样电阻 R15，把电流信号变为电压信号，送入 UC3842 内部的电流检测比较器同相端。当 Q1 导通，电流斜率上升时，取样电 阻 R15 的电压增加。一旦 R15 的电压等于电流检测比较器反相端的电压，内部触发器复位，Q1 截止，即实现了以电流控制⑥端口激励脉冲的占空比来稳定输 出电压。C19 用来抑制取样电流的尖脉冲。 ● 电压反馈电路。主要由可编程精密稳压器 TL431 和线性光电耦合器 PC817 组成。输出电压经 R21、R22 分压后得到取样电压，送到可编程精密稳压器 TL431 的参考端口，改变 R21、R22 的阻值，使 TL431 的稳压值变化，即可改变开关电源的输出电压。C21、R19 对可编程精密稳压器 TI431 内部放大器进行相位补偿。 

系统通过改变光电耦合器 U2 的发光强度来改变 UC3842 反馈端电压以实现稳压。当输出电压升高时，TL431 两端的电压 UKA 保持不变，光电耦合器控制端电 流增大，②端口反馈端电压值随之增大，UC3842 内部的电流检测比较器反相端的电压变低，输出端⑥端口的脉冲信号占空比变低，开关管的导通时间减少，输 出电压降低；反之，如果输出电压下降时，UC3842 的输出脉冲占空比增大，输出电压增高，达到稳压目的。另一方面，⑦端口电源电压由 D2 整流、C18 滤波 产生，反映了输出电压的变化，起到反馈作用，使输出电压稳定。 ● 电路有前馈线调整功能。在负载不变时，输入电压突然增加，开关变压器的感应电流由于输入电压增加而迅速斜升，因反馈信号和误差信号尚未改变，限流 作用发生比较快，故脉冲宽度变得比较窄。所以，市电的变化在影响输出之前己被补偿，即提高了对输入电压的响应速度。 图 4 斜率补偿 当系统工作在占空比大于 50％或连续电感电流条件下，会产生谐波振荡，它是由固定频率和峰值电流取样同时工作所引起，图 4A 显示了这种现象。在 t0 时刻， Q1 导通，电感电流以斜率 m1 上升，t1 时刻，电流取样输入到达由控制电压建立的门限。这导致 Q1 截止，电流以斜率 m2 下降，直至下一个振荡周期。如果 系统有一个扰动加到控制电压上，产生一个小的△I（图中虚线），系统将不稳定。 为了能使系统在占空比大于 50％或连续电感电流条件下仍能可靠工作，将④端口的锯齿波电压通过射极跟随器 Q2 送入③端口，从而在电流取样端上增加了一 个与脉宽调制时钟同步的人为斜坡，可以在后续周期将△I 扰动减小至零，如图 4B 所示。该补偿斜坡的斜率必须等于或略大于 m2/2，系统才具有稳定性。 系统设计的保护电路有： ● 输出过压保护电路Ⅰ。当输出电压较高，通过电压反馈电路使得②端口电压超过 2.5V 时，内部触发器复位，外接 Q1 截止，达到输出过压保护的目的。 ● 输出过压保护电路Ⅱ。当输出电压升高，高于 D9 的击穿电压时，稳压二极管 D9 击穿，可控硅 SCR 触发导通，使光电耦合器二极管的负端电压降为 0V，光 电耦合器饱和，②端口电压为最大值，Q1 一直截止，达到输出过压保护的目的。 ● 输出过流、过载保护电路。在电路过流、过载时，输出电压降低，Q3、D4、R8 构成次级过流、过载保护电路。当次级未过载时，Q3、D4 截止；当次级过载 时，Q3、D4 导通，④端口电位下降，锯齿波振荡器停振，达到过流、过载保护的目的。 ● Q1 过流保护电路。当电源电压异常时，开关回路的电流增大，取样电阻 R15 上的电压超过 1V 时，内部触发器复位，外接 Q1 截止，有效地保护了 Q1。 结论 本系统采用 UC3842 设计的电流控制型开关电源，克服了电压控制型开关电源电压调整率和负载调整率差的缺点，并且性能可靠，电路简单。该电源是 20～80 W 的小功率开关电源的理想电源。