UC3842是AC-DC反激式變壓器中常用的電源管理芯片，其具有較低的啟動電流（<1mA），并且可以在高達500KHz頻率下工作，在輸出端輸出可脈寬調制的PWM波來驅動NMOSFET，并且在MOS管關斷時具有較低的功耗。

一、管腳描述（以8腳封裝為例）

圖1. UC3842管腳分布圖

1.COMP(Compensation)：誤差放大器補償引腳。內接誤差放大器E/A的輸出端，可通過連接外部補償組件(如阻容網絡)來調整誤差放大器的輸出。誤差放大器內部限流，可以通過將COMP引腳接GND來設置零占空比。

2.VFB：電壓反饋引腳。誤差放大器的反相輸入端，通常接開關電源電路的反饋電路。

3.ISENSE：初級繞組電流感應引腳。PWM比較器的同相輸入端，與誤差放大器的輸出信號經過二極管和電阻分壓后的信號做對比，控制PWM鎖存輸出低電平使MOS管關閉。通過在此引腳串聯(lián)一個電流感應電阻到地，可以將電流轉換為電壓，使芯片工作在電壓模式控制狀態(tài)下。

4.RT/CT：振蕩器固定頻率設置引腳。從此引腳連接定時電容CCT到GND引腳，從此引腳連接定時電阻RRT到VREF引腳，設置電容CCT的充放電時間，二者決定了振蕩器產生的時鐘信號頻率。

5.GROUND/PWRGND(14腳封裝有此腳)：模擬地/電源地。

6.OUTPUT：MOSFET柵極驅動端。

7.VCC/VC(14腳封裝有此腳)：電源引腳。OUTPUT柵極驅動電路的偏置電壓輸入端，同時作為整個芯片的供電輸入端。

8.VREF：5V參考電壓引腳。VREF用于通過定時電阻RRT向振蕩器定時電容器CCT提供充電電流。

二、功能框圖及具體工作原理

圖2.UC3842功能框圖

注：在8引腳封裝中，VCC和VC引腳接在一起引出VCC，GND和PWRGND接在一起引出GND。

1.電源部分

（1）前級保護

如圖2所示，VCC引腳串聯(lián)一個34V鉗位穩(wěn)壓二極管D1接地，起到保護作用。UC3842正常工作時VCC允許最大電壓為30V，當供電電源超過34V時，D1導通，將VCC鉗位在34V（疑問：VCC允許最大電壓為30V，這里為什么不直接用30V穩(wěn)壓二極管鉗位呢？）在電流比較小時，D1還可以承受，但當電流較大時，D1可能會因為電流較大而短路導致VCC接地，因此在電路設計中必須通過一個限流電阻限制流經VCC的電流，建議設計中IVCC<25mA。

并且設計過程中IVCC和IOUTPUT要滿足以下要求：

靜態(tài)工作電流為0.5mA，總的供應電流supply current=IVCC=靜態(tài)工作電流+平均輸出電流IOUTPUT

Qg為MOS管柵電壓電荷，fsw為開關管工作頻率。即在設計過程中，啟動電流最小為0.5mA，最大為1mA，當電路達到穩(wěn)定狀態(tài)后，正常工作電流平均為11mA，最大為17mA，極限值為25mA，且IOUTPUT極限值為200mA。

注：在實際中，如圖3所示，在VCC引腳接300KΩ的啟動電阻RH，最大啟動電流約為1.25mA（這里超過1mA會不會有問題？剛開始有些大，隨著VCC增大，這個電流會減小），同時在VCC引腳和變壓器輔助繞組之間串聯(lián)二極管DB和電阻RD進行限流分壓，防止在MOS管關斷瞬間過大的尖峰電流加在VCC引腳導致UC3842損壞。

啟動電阻RH的計算方法如下：

VIN(min)是用于供電VCC的最小電壓(圖中為85√2=120V)，VVCC(max)是最大VCC鉗位電壓34V，IVCC為不考慮柵驅動電流的IC供應電流，Qg為MOSFET柵電荷，fSW為開關頻率。

圖3.UC3842A反激式開關電源電路

（2）UVLO（欠壓鎖定輸出）

電源初始供電后，芯片在1mA以下啟動電流下工作在欠壓鎖定輸出UVLO狀態(tài)下。如圖2所示，UVLO部分比較器反相輸入端接電源（應該不是固定電壓），同相輸入端接VCC，通過比較VCC供電電壓與內部開啟/關斷電壓來控制供電電流，具體工作方式圖4。

圖4.UVLO工作方式

(a).當芯片供電電流增大到使供電電壓VCC高于芯片開啟電壓VON(=16V)時，供電電流增大到17mA（最大值），典型值為11mA，此時芯片達到正常工作電流，UVLO運算器輸出為高，產生5V參考信號，引出VREF引腳；

(b).當芯片供電電流減小到使芯片供電電壓VCC低于關斷電壓VOFF(=10V)時，芯片總供電電流減小到1mA(<1mA)，此時芯片工作在欠壓鎖定輸出狀態(tài)下（同樣，在開啟過程中，若供電電壓VCC

注：在如圖3所示的AC-DC反激式開關電源電路中，整流濾波后的直流電壓經過300KΩ啟動電阻后達到UC3842啟動電流給VCC引腳旁路電容CVCC1充電，當充電電壓達到芯片開啟電壓VON時，芯片供電電流增大到17mA，芯片開始正常工作，OUTPUT腳輸出PWM波控制MOS管導通與關斷。MOS管導通期間，由充電電容CVCC1為芯片供電，電容CVCC1處于放電狀態(tài)；MOS管關斷期間，由變壓器輔助繞組為芯片供電，CVCC1處于充電狀態(tài)。在工作過程中，如啟動電流不足或電壓無法達到VON，則芯片無法正常工作。

疑問1：啟動電流會隨著VCC電壓的增大/減小而發(fā)生變化，但整個電路工作過程，啟動電流是一直保持達到要求啟動電流值，這樣才能保證芯片可以在電壓VCC達到開啟閾值VCC時啟動，是這樣嗎？

疑問2：當MOS管關斷時，變壓器初級繞組上產生反向感應電動勢，輔助繞組上電壓為上負下正，二極管導通，給VCC供電，有沒有可能在還沒來得及產生反向感應電動勢的時候，芯片供電電壓VCC降到了VOFF10V以下，則芯片停止工作，等輔助繞組上電壓逐漸升高到VON后芯片重新開始工作，如此往復，芯片就出現(xiàn)了“打嗝”現(xiàn)象，會這樣嗎？

2.參考電壓部分

當芯片工作電壓達到開啟電壓后，VCC UVLO輸出一個精度較高、較穩(wěn)定的5V參考電壓。

（1）作為高速開關邏輯的邏輯電源VREF Good Logic，此處其實也是一個和VCC UVLO類似的遲滯電路VREF UVLO，反相端接3.6V電壓源，同相端接5V參考電壓，當參考電壓低于3.6V時，VREF UVLO輸出低，圖2中的或門輸出高，UC3842 OUTPUT引腳輸出低，MOS管關斷。當參考電壓達到5V左右，VREF UVLO輸出高，說明芯片處于正常工作狀態(tài)，或門輸出狀態(tài)由振蕩器和PWM Latch決定。

注：參考電壓端什么時候會被拉低呢？在圖3所示電路中若充電電容CT短路接地，則VREF會被拉低，當可能拉低到<3.6V時，VREF UVLO輸出低，圖2中的或門輸出高，UC3842 OUTPUT引腳輸出低，MOS管關斷，就起到了一定的保護作用。

（2）VREF分壓后輸出穩(wěn)定的2.5V參考電壓作為誤差放大器E/A的同相輸入端，VFB作為誤差放大器的反向輸入端，同時補償引腳COMP接在誤差放大器的輸出端，可以通過設置一定的RC網絡來進行輸出電壓的反饋監(jiān)測，從而調整PWM波的占空比。

（3）為內部其他電路偏置提供參考。

（4）對VREF和RT/CT之間的充電電阻和充電電容提供充電電流。

3.誤差放大器

圖5.誤差放大器（圖中紅色部分為第二種反饋方式，也是圖3電路中的反饋方式）

如圖5所示，誤差放大器的輸出端是一個與0.5mA電流源并聯(lián)的開集三極管（即集電極開路輸出，但此圖中不確定開集三極管前面電路是什么，只能從輸出分析原理）。若不接電流源，當三極管輸入為高，三極管導通，輸出端集電極接地；當三極管輸入為低，三極管截止，輸出端相當于懸空，為高阻態(tài)。而接入電流源可以讓三極管集電極可以輸出一個高電平（而不是高阻態(tài)）。

誤差放大器的工作方式如下：當VFB電壓大于2.5V，三極管基極輸入為高，集電極輸出為低，此時COMP端與誤差放大器輸出疊加向后級傳輸，但產生的效果應該是讓占空比減小（提前關斷MOS管），因此COMP端的輸入應該設計適配的阻抗網絡讓二者達到此結果；同樣當VFB電壓小于2.5V，三極管基極輸入為低，集電極輸出為高，COMP端輸入與誤差放大器輸出疊加向后級傳輸，但產生的效果應該是讓占空比增大（延遲關斷MOS管）。

根據(jù)VFB和COMP兩引腳，電壓反饋方式有兩種：

（1）如圖6所示為第一種反饋方式，VFB直接接地，則誤差放大器輸出為高，COMP接光耦三極管集電極，發(fā)射極接地。當輸出電壓增大，則TL431和光耦構成的反饋電路中光耦一次側二極管上電流增大，二次側三極管集電極電流IC增大，則電阻R上分壓增大（VD=VR+Vcomp），COMP被拉低；反之當輸出電壓減小，則TL431和光耦構成的反饋電路中光耦一次側二極管上電流減小，二次側三極管集電極電流IC減小，則電阻R上分壓減小，COMP被拉高，COMP的狀態(tài)影響PWM信號的占空比，以此來調控開關管的開關時間。

圖6.第一種反饋方式

（2）如圖5及圖3中藍色部分均為第二種反饋方式。假設誤差放大器為普通放大器，那么根據(jù)“虛短”、“虛斷”有如下：

(a)虛短：VFB=VREF=2.5V；

(b)虛斷：I(+)=I(-)=0，即

則

其中Ui由光耦三極管電流及電阻R決定，因此可以通過配置阻抗網絡、設置光耦工作電流區(qū)域來設置COMP端電壓，從而調控PWM波占空比（具體COMP端需要怎么設置呢？）、

4.電流感應部分

誤差放大器輸出端接兩個二極管降壓之后分壓并通過穩(wěn)壓二極管鉗位在1V，接在PWM比較器的反相輸入端，PWM比較器的同相輸入端接電流感應引腳ISENSE的同相輸入端，當電流感應引腳ISENSE電壓>1V時，PWM比較器輸出為高，反之，輸出為低。

如圖2所示，通常在電流感應引腳INSENSE串聯(lián)一個電阻RS到地，電阻另一端接MOS管源極。當MOS管關斷時，INSENSE引腳無電流，為高阻態(tài)，則PWM比較器輸出為低，PWM波占空比由振蕩器決定，當MOS管導通時，INSENSE引腳電流逐漸增大，通過RS電阻INSENSE引腳電壓逐漸拉高，當Vsense>1V時，PWM比較器輸出為高，則RS觸發(fā)器Reset引腳觸發(fā)復位，RS觸發(fā)器輸出為高，則或門輸出為高，UC3842輸出端OUTPUT為低，MOS管關斷，RS上電阻電流瞬間減小，INSENSE電壓也快速地減小（<1V），PWM比較器輸出為低，PWM波占空比由振蕩器決定，如此往復。

電阻RS的大小由MOS管導通電流決定，RS=1/IDS。

5.振蕩器部分

如圖2所示，振蕩器接引腳RT/CT，定時電阻串聯(lián)在VREF和RT/CT之間，定時電容通過RT/CT接地。定時電阻RRT、定時電容CCT提供具有一定放電時間和充電時間的鋸齒波，通過RRT和CCT可以設置振蕩器產生固定頻率的時鐘信號，計算公式如下：

（1）振蕩器可以工作在高達500KHz頻率下，其波形峰值為1.7V。要求芯片UC3842死區(qū)時間不超過振蕩器時鐘周期的15%，而死區(qū)時間由電容CCT的放電電流決定（詳見datasheet），并且死區(qū)時間與CCT容值成正比，因此要選擇具有較小容值的電容。

在死區(qū)時間/放電時間內，輸出端OUTPUT一直為低電平，MOS管為關斷狀態(tài)。最大占空比由下式限制：

可理解為在死區(qū)時間內開關管是關斷的，其他時間內開關管是導通的，振蕩頻率足夠大，死區(qū)時間可以忽略不計，則時鐘信號最大占空比可以達到100%。

（2）開關管關斷時，會產生噪聲尖峰信號耦合到振蕩器RT/CT端。在較大占空比下，足夠大的尖峰信號會影響振蕩器的正常工作，則需選擇具有較大容值的CCT，建議不小于1000pF。需綜合考慮。CCT和RRT的大小對振蕩器的波形影響如圖7：

圖7.RT/CT選型波形圖

左圖為大電阻小電容，充電慢放電快，則PWM Latch "Set"端占空比小，芯片OUTPUT輸出PWM波占空比可調范圍大，右圖為小電阻大電容，充電快放電慢，則PWM Latch "Set"端占空比大，芯片OUTPUT輸出PWM波占空比可調范圍小。

6.輸出端OUTPUT信號

輸出端通過兩個三極管連接進行推挽輸出設置，當Q為“1”時，上方三極管基極電壓為低，下方三極管基極電壓為高，則上方三極管截止，下方三極管導通，OUTPUT接地，輸出低，MOS管關斷；當Q為“0”時，上方三極管基極電壓為高，下方三極管基極電壓為低，則上方三極管導通，下方三極管截止，OUTPUT接VCC，輸出高，MOS管導通。

根據(jù)RS觸發(fā)器，VREF Good Logic、或門各信號來分析OUTPUT輸出，如圖所示：

說明：當INSENSE引腳>PWM波比較器反相端電壓時（最大為1V），PWM比較器輸出信號D為“1”，反之為“0”；

振蕩器輸出信號B為固定頻率的時鐘信號，占空比由CCT、RCT大小決定；

信號C為RS觸發(fā)器輸出信號；

信號A為參考電壓邏輯輸出信號，當參考電壓正常輸出為5V時，A為“1”，低于3.6V時A為“0”。

結合圖7 RT/CT選型波形圖，真值表如下圖所示：

因此在一個時鐘周期內，只有從Set信號下降沿變?yōu)榈碗娖介_始，到Reset信號上升沿剛開始變?yōu)楦唠娖浇Y束，即圖7中的t1on/t2on階段。

整體解釋OUTPUT引腳輸出：電容放電時間決定了振蕩器的頻率，即Latch的"Set"引腳的信號狀態(tài)。初始上電時，啟動電阻給電容CT充電，達到芯片閾值電壓16V時，電容放電，芯片開始穩(wěn)定工作。剛開始的一段時間，MOS管關斷，UC3842 Sense引腳上電流感應電壓為0，低于PWM比較器反相輸入端的電壓，則PWM Latch的"Reset"引腳為低電平，當電容CT放電結束瞬間，PWM Latch "Set"引腳下降沿變?yōu)榈碗娖剑瑒tMOS管導通，在此期間，Sense引腳上電流感應電阻感應電壓逐漸上升，上升到等于PWM比較器反相輸入端電壓時，PWM比較器輸出為高電平，即PWM Latch的"Reset"引腳為高電平，則MOS管突然關斷，Sense引腳上電流感應電阻感應電壓瞬間降低為0，小于PWM比較器反相輸入端的電壓，PWM比較器輸出為低電平，則"Reset"引腳立馬變?yōu)榈碗娖健４穗A段"Set"引腳和"Reset"引腳均為低電平，保持上一階段的輸出，則MOS管一直處于關斷狀態(tài)，直到下一次電容CT放電結束，"Set"引腳下降沿出現(xiàn)MOS管再次開啟，如此循環(huán)往復，控制MOS管開啟、關斷時間。

從上述過程中可知，可以通過控制輸出補償端的電壓大小來調整MOS管占空比大小。拉高COMP引腳電壓，占空比增大；拉低COMP引腳電壓，占空比減小。COMP引腳電壓不得超過6V （Datasheet上有個高水平輸出，有個低水平輸出，不太理解什么意思）。

思考：在RS觸發(fā)器這里，B、D可以同時為“0”或同時為“1”嗎？

總結

從各個引腳以及芯片結構框圖并結合實際原理圖詳細解釋了UC3842各個引腳的功能及內部工作原理，從而對UC3842有了更深刻的理解，便于設計開關電源電路。

期望各位的指導與建議！！

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