他勵(lì)式開關(guān)電源控制集成電路是采用了模擬電路和數(shù)字電路構(gòu)成的，下面以典型的UC/KA3842、TL494為例進(jìn)行介紹。

(1)UC/KA3842

UC/KA3842屬于單端輸出脈寬控制芯片，它是一種高性能的固定頻率電流型控制電路，采用它構(gòu)成的開關(guān)電源廣泛應(yīng)用在彩色電視機(jī)、彩色顯示器、VCD、DVD、充電器、衛(wèi)星接收機(jī)等電子設(shè)備中。它主要的優(yōu)點(diǎn)是外接元器件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。UC/KA3842、UC/KA3843有雙列直插Minidip(DIP)式和雙列貼片SO8式兩種封裝結(jié)構(gòu)，如圖2-53所示，它的引腳功能見表2-24。

圖2-53 UC/KA3842的實(shí)物和內(nèi)部構(gòu)成方框圖

表2-24 UC/KA3842的引腳功能和參考電壓數(shù)據(jù)

提示

UC3842～UC3845/UC2842～UC2845屬于一個(gè)系列產(chǎn)品，僅供電端⑦腳的啟動(dòng)電壓、關(guān)閉電壓和激勵(lì)脈沖輸出端⑥腳輸出的激勵(lì)信號(hào)的最大占空比不同，見表2-25。

表2-25 UC3842～UC3845/UC2842～UC2845主要參數(shù)

特點(diǎn)：當(dāng)UC3842的⑦腳電壓達(dá)到16V后，UC3842內(nèi)的啟動(dòng)電路開始啟動(dòng)，通過(guò)5V基準(zhǔn)電壓形成電路產(chǎn)生5V電壓，該電壓不僅由⑧腳輸出，而且為它內(nèi)部的振蕩器、PWM調(diào)制器等電路供電。振蕩器獲得供電后開始工作，利用④腳外接的RC元件產(chǎn)生振蕩脈沖，該脈沖通過(guò)邏輯電路處理后產(chǎn)生矩形脈沖，再通過(guò)推挽放大器放大后從⑥腳輸出。當(dāng)它的②腳輸入電壓升高或①腳電位下降時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致它⑥腳輸出的脈沖的占空比減小;而③腳輸入的電壓升高時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致⑥腳輸出的激勵(lì)脈沖的占空比減小。

典型電路識(shí)圖：下面以圖2-54所示的 LG FB775FT 型彩顯的開關(guān)電源為例，介紹以UC/KA3842為核心構(gòu)成的開關(guān)電源的識(shí)圖方法。該電源是以KA3842(IC901)、開關(guān)管Q901、開關(guān)變壓器T901為核心構(gòu)成的并聯(lián)型他激式開關(guān)電源。

KA3842的⑦腳外接的R904、C913、D901構(gòu)成啟動(dòng)電路，為KA3842提供啟動(dòng)電壓;D906、C913 組成的整流、濾波電路為 KA382 提供啟動(dòng)后的工作電壓;R911、D904、C911組成的整流濾波電路為穩(wěn)壓控制電路提供取樣電壓。②腳外接的 VR901、R912～R914 組成的是誤差取樣電路，而R914兩端阻值大小受Q902是否導(dǎo)通的控制。行掃描電路未工作時(shí)，行輸出變壓器T701無(wú)行逆程脈沖輸出，Q902截止，R914兩端阻值為其標(biāo)稱阻值;行掃描電路工作后，T701輸出的脈沖電壓經(jīng)D912整流、R930限流、C916濾波后，經(jīng)R911使Q902導(dǎo)通，致使R914兩端阻值下降。④腳外接的R926、C918是振蕩器的外接定時(shí)元件，C914、R928、D911、R929行頻觸發(fā)脈沖輸入元件;③腳外接的R925、R918、R918、C915構(gòu)成開關(guān)管電流檢測(cè)信號(hào)輸入電路。

圖2-54 LGFB775FT型彩顯主電源電路

(2)TL494

TL494的內(nèi)部構(gòu)成如圖2-55所示，引腳功能和維修參考數(shù)據(jù)如表2-26所示。TL494的腳為輸出方式設(shè)置端。當(dāng)它接 5V 電壓時(shí)，TL494 的輸出方式被設(shè)置為雙端輸出方式;為低電平時(shí)，輸出方式為單端(末級(jí)放大器并聯(lián))輸出方式。

圖2-55 TL494的內(nèi)部構(gòu)成

表2-26 TL494的引腳功能和維修參考數(shù)據(jù)

下面以圖2-56所示的BMCH-36型智能充電器為例介紹。其中，TL494和相關(guān)元器件構(gòu)成了功率轉(zhuǎn)換器部分，HA17358(同LM358)和相關(guān)元器件構(gòu)成了電壓檢測(cè)和控制部分。

功率變換：該變換器采用了自激啟動(dòng)、他勵(lì)工作方式。自激式啟動(dòng)電路由開關(guān)管V1、V2，電阻R30～R33以及變壓器T2和T3等元器件組成，他勵(lì)工作方式由PWM控制芯片TL494和相關(guān)元器件構(gòu)成。由于TL494的 13 腳接5V電壓，所以TL494的輸出方式被設(shè)置為雙端輸出方式。

接通電源瞬間，由市電變換電路產(chǎn)生的310V電壓不僅加到V1的c極，而且通過(guò)啟動(dòng)電阻R32和限流電阻R33限流后加到V1的b極使其導(dǎo)通。V1導(dǎo)通后，300V電壓通過(guò)V1的c/e極、激勵(lì)變壓器T2的2-4繞組、開關(guān)變壓器T3的1-2繞組、C17到地構(gòu)成回路?；芈分械碾娏髟赥3的一次繞組上產(chǎn)生②腳正、①腳負(fù)的電動(dòng)勢(shì)，在T2的2-4繞組上產(chǎn)生②腳正、④腳負(fù)的電動(dòng)勢(shì)，于是T2的1-2繞組產(chǎn)生①腳正、②腳負(fù)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，T2的3-5繞組產(chǎn)生③腳正、⑤腳負(fù)的電動(dòng)勢(shì)。3-5繞組的電動(dòng)勢(shì)使開關(guān)管V2截止，1-2繞組輸出的電動(dòng)勢(shì)通過(guò)C14、R33反饋到V1的b極，使V1迅速進(jìn)入飽和狀態(tài)，流過(guò)T3的1-2繞組的電流線性增大，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大到飽和點(diǎn)時(shí)，電流急劇下降，由于電感中的電流不能突變，所以T2和T3各個(gè)繞組產(chǎn)生反向(相)電動(dòng)勢(shì)。T2的1-2繞組產(chǎn)生反相的脈沖電壓后使V1迅速截止，而3-5繞組產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)后通過(guò)C13和R31使V2導(dǎo)通，此時(shí)，C17兩端電壓通過(guò)T3的1-2繞組和T2的2-4繞組、V2的c/e極到地構(gòu)成回路?；芈分械膶?dǎo)通電流使T3的1-2繞組產(chǎn)生①腳正、②腳負(fù)的電動(dòng)勢(shì)，T2的2-4繞組產(chǎn)生④腳正、②腳負(fù)的電動(dòng)勢(shì)，隨后V2截止，使T2、T3各個(gè)繞組再次產(chǎn)生反向的電動(dòng)勢(shì)，于是使V1再次導(dǎo)通，重復(fù)以上過(guò)程，V1和 V2 工作在自激振蕩狀態(tài)。該電源進(jìn)入自激狀態(tài)后，T3 的二次繞組輸出的脈沖電壓經(jīng) D9和D10全波整流、C17濾波產(chǎn)生直流電壓。

C17兩端產(chǎn)生的電壓加到電源控制芯片TL494(IC1)供電端 12 腳，通過(guò)IC1內(nèi)的基準(zhǔn)電源形成5V電壓，該電壓不僅為IC1內(nèi)部的觸發(fā)器、比較器、誤差放大器、振蕩器等電路供電，而且從 14 腳輸出，為充電控制電路提供參考電壓。振蕩器獲得供電后，它與⑤腳、⑥腳外接的定時(shí)元件C10、R20通過(guò)振蕩產(chǎn)生鋸齒波脈沖電壓。該鋸齒波脈沖作為觸發(fā)信號(hào)，控制PWM比較器產(chǎn)生矩形激勵(lì)脈沖，再經(jīng)RS觸發(fā)器產(chǎn)生兩個(gè)極性相反、對(duì)稱的激勵(lì)信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路放大后從IC1的⑧腳和 11 腳輸出。從IC1⑧腳和 11 腳輸出的激勵(lì)脈沖通過(guò)V4和V3放大后，再經(jīng)T2耦合，驅(qū)動(dòng)開關(guān)管V1和V2交替導(dǎo)通，從而使開關(guān)管進(jìn)入他勵(lì)式工作狀態(tài)。開關(guān)電源進(jìn)入穩(wěn)定的他勵(lì)式工作狀態(tài)后，T3二次繞組輸出的脈沖電壓通過(guò)全波整流，在C1和C17兩端分別產(chǎn)生穩(wěn)定的44.5V和24V左右的直流電壓。其中，44.5V直流電壓通過(guò)防反向充電的隔離二極管D16不僅為蓄電池充電，而且為誤差放大器提供取樣電壓。而24V電壓第1路為TL494供電;第2路為充電、顯示控制電路供電;第3路通過(guò)R9限流使發(fā)光二極管LED2發(fā)光，表明充電器已工作。

V1～V4 的 c、e 極兩端并聯(lián)的 D19、D18、D14、D13 是阻尼二極管，以保護(hù) V1～V4不被過(guò)高的反向電壓擊穿;D11和D12組成溫度補(bǔ)償電路，以免過(guò)高的溫度影響V3、V4的工作狀態(tài)，最終給V1和V2帶來(lái)危害;T3一次繞組上并聯(lián)的C3和R1用作阻尼，以免T3進(jìn)入自激振蕩狀態(tài)。D20、R35和D17、R28構(gòu)成C14和C13鉗位電路，并且在開關(guān)管截止期間為C14和C13提供快速放電回路，以便C14和C13在下一個(gè)振蕩周期繼續(xù)為開關(guān)管提供激勵(lì)回路。

圖2-56 BMCH-36型智能充電器電路原理圖

穩(wěn)壓控制：該開關(guān)電源的穩(wěn)壓控制電路由電源控制芯片TL494(IC1)①、②腳內(nèi)的誤差放大器1、誤差取樣電路構(gòu)成。由于取樣電路對(duì)C1兩端電壓進(jìn)行取樣，所以該誤差取樣方式屬于直接取樣方式。

當(dāng)市電電壓降低或負(fù)載較重引起D16負(fù)極電壓下降時(shí)，該電壓通過(guò)R10、R11取樣后的電壓下降，IC1的①腳電位下降，即誤差放大器1同相輸入端電壓下降，而反相輸入端通過(guò)②腳接參考電壓，兩者比較后使誤差放大器1輸出低電平控制信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)PWM比較器和RS觸發(fā)器處理后，使IC1⑧腳、 11 腳輸出的激勵(lì)脈沖占空比增大，開關(guān)管V1和V2導(dǎo)通時(shí)間延長(zhǎng)，開關(guān)變壓器 T3 存儲(chǔ)的能量增大，開關(guān)電源輸出電壓升高到正常值，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓控制。若開關(guān)電源輸出電壓升高時(shí)，控制過(guò)程相反。IC1②腳輸入的參考電壓由 14 腳輸出的基準(zhǔn)電壓通過(guò)電阻分壓獲得。

該開關(guān)電源輸出電壓還受溫度開關(guān)ANb的控制。在冬季按下ANb開關(guān)，分壓電阻R5、R6接入電路，使IC1的①腳輸入的電壓下降，致使IC1⑧、 11 腳輸出的激勵(lì)脈沖占空比增大，開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間延長(zhǎng)，開關(guān)電源輸出電壓升高，D16負(fù)極電壓在空載時(shí)為51V。在夏季斷開ANb開關(guān)，R5、R6脫離電路，使IC1的①腳輸入的電壓升高，致使IC1⑧、 11 腳輸出的激勵(lì)脈沖占空比相對(duì)減小，開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間縮短，開關(guān)電源輸出電壓降低，D16負(fù)極電壓在空載時(shí)為44.5V。

提示

若冬季在室內(nèi)充電也最好采用低壓方式，這樣可延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。而在夏季千萬(wàn)不可使用高電壓擋充電，以免蓄電池被充壞(鼓包)。

充電、顯示控制：該充電器的充電、顯示控制電路由TL494(IC1)內(nèi)的誤差放大器1、誤差放大器2和HA17358(IC2)、取樣電阻R29、雙色發(fā)光二極管LED1等元器件構(gòu)成。其中R29是電流取樣電阻，它串聯(lián)在開關(guān)變壓器T3的二次繞組和地之間，充電期間會(huì)在R29兩端產(chǎn)生下正、上負(fù)的壓降。這個(gè)壓降不僅通過(guò) R8、R***加到 IC2 的反相輸入端⑥腳，而且通過(guò)R26、R25加到IC1的 15 腳，同時(shí)IC1 14 腳輸出的5V電壓經(jīng)電阻限流也加到IC1 15 腳。

能量釋放后的蓄電池兩端電壓下降，這樣它在充電初期會(huì)使開關(guān)電源的負(fù)載較重，在穩(wěn)壓控制電路的作用下開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間較長(zhǎng)，充電電流較大，為蓄電池快速充電，同時(shí)在R29兩端建立的壓降(負(fù)壓)較高，一方面使IC1的 15 腳輸入微弱的負(fù)電壓，致使IC1內(nèi)的誤差放大器2輸出高電平的控制信號(hào)，通過(guò)PWM電路將IC1⑧腳和 11 腳輸出的激勵(lì)脈沖占空比限制在一定范圍內(nèi)，避免開關(guān)管過(guò)電流損壞;另一方面因IC2的⑤腳接地，電壓恒定為0，所以 IC2 的⑦腳輸出高電平控制電壓。該電壓不僅通過(guò) R1 限流，使雙色發(fā)光二極管 LED1內(nèi)的紅色發(fā)光二極管發(fā)光，表明充電器工作在恒流充電狀態(tài)，而且通過(guò)R6使V5導(dǎo)通，LED1內(nèi)的綠色發(fā)光二極管因無(wú)供電不能發(fā)光。

隨著恒流充電狀態(tài)的不斷進(jìn)行，蓄電池兩端電壓逐漸升高，充電電流減小，在R29兩端產(chǎn)生的壓降使IC1 15 腳電位從負(fù)壓變?yōu)?，IC1內(nèi)的誤差放大器2不影響開關(guān)電源的工作狀態(tài)，但該壓降仍會(huì)使充電指示燈LED1發(fā)光為紅色，此時(shí)開關(guān)電源輸出的電壓在穩(wěn)壓控制電路作用下升高并保持穩(wěn)定，D16負(fù)極電壓恒定為44.5V(夏季)或51V(冬季)，充電器進(jìn)入恒壓充電階段。此階段，隨著蓄電池所充電壓不斷增加，充電電流進(jìn)一步減小。當(dāng)電流減小到轉(zhuǎn)折電流后，在R29兩端產(chǎn)生的壓降減小，于是IC1的 14 腳輸出的5V電壓通過(guò)91kΩ電阻使IC2⑥腳輸入的電壓超過(guò)0，IC2的⑦腳輸出低電平控制電壓。該電壓一路使LED1內(nèi)的紅色發(fā)光二極管因無(wú)導(dǎo)通電壓而熄滅，表明快速充電結(jié)束;另一路使V5截止，V5的c極上的電壓通過(guò)電阻限流使LED1內(nèi)的綠色發(fā)光二極管發(fā)光，表明蓄電池已充足電。

過(guò)電流保護(hù)：當(dāng)蓄電池或C1、C17、整流管等元器件異常使R29兩端的負(fù)壓過(guò)大時(shí)，通過(guò)R26、R25使IC1(TL494) 15 腳輸入的負(fù)壓過(guò)大，被IC1內(nèi)部電路處理后，使IC1的⑧、 11 腳不能輸出激勵(lì)脈沖，開關(guān)管停止工作，避免了開關(guān)管因過(guò)電流損壞。

軟啟動(dòng)電路：TL494④腳外接的C16是軟啟動(dòng)控制電容。開機(jī)瞬間因C16兩端電壓為0，所以TL494 14 腳輸出的5V基準(zhǔn)電壓通過(guò)C16和R20構(gòu)成充電回路，在R20兩端建立一個(gè)由高到低的電壓。該電壓通過(guò)TL494的④腳輸入，經(jīng)比較器處理后使⑧腳和 11 腳輸出的激勵(lì)脈沖占空比由小逐漸增大到正常，避免了開關(guān)管在開機(jī)瞬間過(guò)激勵(lì)損壞，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)控制。

欠電壓保護(hù)：若TL494供電端 12 腳輸入的電壓低于7V時(shí)，它內(nèi)部的欠電壓保護(hù)電路動(dòng)作，使TL494停止工作，實(shí)現(xiàn)欠電壓保護(hù)。