车载电源系统开关电源的设计

　　目前世界各国正在研究48VDC汽车用电源系统，欧共体计划从2008年开始采用48VDC电源系统。如何在48VDC电源系统下兼容12VDC电子设备成为了一个课题。通过线性稳压电源实现48VDC/12VDC的转换会产生很大的功率损耗，缺点明显。

　　本文提出了一种具有过载和短路保护的车载电源系统的开关电源设计方案。该方案采用单端反激式结构实现48VDC/12VDC的转换，输出电压稳定，波纹小，不间断，性能可靠且电源损耗小。

　　UC3842的保护电路设计

　　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1 UC3842典型应用电路

　　2 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，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 补偿前的电流波形

　　如图2所示，在t0时刻，开关管被导通，这时初级线圈电流以斜率m1上升，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)。

　　图3 开关电源原理框图