基于UC3842的小功率开关电源工作原理及维修

张勇

（马鞍山钢铁股份有限公司冷轧总厂，安徽马鞍山 243000）

引言

电源是电子、电气设备的重要组成部分，稳定可靠的电源对设备的正常运行至关重要。实践中电子、电气设备电源部分损坏导致设备不能正常使用的比例非常高。对于一些典型电源电路的学习、研究，有助于我们掌握开关电源原理，在维修电气设备实践中具有重要意义，能够达到事半功倍的效果。开关电源输入端将电网电压整流、滤波成不稳定的直流高压，通过高频隔离变压器将原边的脉动直流电感应至二次侧，经由二次侧的高频整流输出电路需要的稳定直流电。开关电源具有工作效率高、体积小、稳压范围能从90 V 到240 V、波纹系数小、输入输出隔离等优点得到广泛应用。

1 UC3842开关电源原理

1.1 UC3842芯片结构

UC3842 是一款目前使用比较广泛的电流型电源管理芯片。其内部结构如图1 所示，芯片包含内部偏置电路、振荡器、误差放大器、精密基准电压、电流取样比较器和脉冲调制锁存器等。

图1 UC3842内部结构图

UC3842 最大直接驱动电流可达1 A，可直接驱动功率型半导体器件。该芯片具有外围元件少、调试简单、可靠性高等优点，广泛用于各类电气备件电源中作为功率半导体器件的控制芯片。

1.2 基于UC3842开关电源

图2 是基于UC3842 的小功率输出开关电源典型原理图。以UC3842 芯片为核心的反激式固定输出电压开关电源,可广泛应用于各类直流电压供电场合。

图2 基于UC3842的开关电源典型原理图

高频开关变压器起着隔离、储能元件的作用，当开关管导通时，二次侧输出二极管截止，变压器原边绕组电流增加，变压器线圈储能增加；开关管截止时，变压器原边绕组电流断开，高频变压器中的磁场能量通过二次侧绕组经二极管整流向负载释放。通过调整变压器二次侧线圈匝数可以实现多路不同输出电压。

1.3 基于UC3842开关电源工作原理

接通电源后,交流电经过全桥整流和电容滤波产生直流电压，通过一个120 kΩ 的启动电阻及47 μf/50 V 的电解电容滤波向UC3842 的7 脚供电，当7 脚的电压达到16 V 时，UC3842 启动，开关电源开始启动工作。电源管理芯片的二次供电绕组产生的电压经高频二极管整流、电容滤波后为UC3842提供正常工作电压。

开关管源极接一个0.5 Ω 的电阻，为电流保护取样电阻，这个电压接入3脚，当电流增大取样电阻压降达到1 V 时，UC3842 内部的比较器反转，封锁PWM输出，实现过流保护。

高频开关管在关断瞬间，变压器线圈反电动势产生的尖峰脉冲，容易造成开关管过压损坏。在变压器主绕组并联的D1、C2、R3 组成吸收回路，避免尖峰脉冲高电压对开关管造成过压损坏。

当UC3842 电源端电压低于10 V 时，芯片自行欠压关断保护。芯片内部电源端的稳压二极管，将芯片钳位在34 V以下，保护芯片不致损坏。

芯片8脚产生的+5 V电压经电阻、电容充放电，在芯片4 号引脚得到震荡锯齿波，计算公式为:f=1/T=1.72/(Rt×Ct)。选场效应管时，f可取20～250 kHz。采用双极型功率管时，f不得超过40 kHz。

2 UC3842开关电源常见故障及维修

2.1 UC3842芯片故障及维修方法

外观检查未见明显故障点，可用万用表检测开关管，源极与漏极、栅极源极是否短路，确认开关管无击穿现象后。可以在启动电阻R2 两端并联一个1.5 kΩ 的电阻，采用50 V 的直流电压并联在整流滤波电容C14 两端，用较低的电压上电测试。可以较好地避免维修人员发生触电危险，保障故障范围不扩大。

(1）测量UC3842 芯片的接地端（5 脚）与电源端（7脚）的电压是否在11～15 V之间波动，有波动说明电源管理芯片已起振;再测量芯片8脚对5脚是否有5 V 电压（正常电压为5 V），6 脚对地用万用表交流档测量电压波动情况，用示波器测量输出是否是脉冲波形，由此判断UC3842芯片是否正常。

(2)如判断UC3842 损坏，则更换后还需要对周边的元件检查确认,尤其是R6 驱动电阻和R10 电流反馈电阻。R6 变质容易造成炸机,R10 变质造成过流保护。

（3）在维修实践中发现芯片电源滤波电容C1损坏的几率较大，用万用表测量电容容量,再用电桥测量,如果电容的损耗值较大，则说明滤波电容C1 实际已失效。

2.2 电源出现“打嗝”现象及维修方法

开关电源出现“打嗝”现象，说明电源已经起振，但无法持续输出电压，可能的原因有，输出电路故障或二次供电故障。

输出电路故障会造成输出电流超过设定值引起开关电源过流保护，无法建立起正常的二次供电，导致开关电源经启动电阻供电启动后，芯片无法得到后续正常供电，而出现间歇性振荡。输出电路故障最有可能的表现是输出滤波电容损坏、二次侧整流二极管短路、负载电路有短路现象等。可以断开负载电路，接一个合适的电阻代替负载，判断负载部分还是电源部分故障。

二次供电故障最常见的原因是二次供电的滤波电容损坏。可以用万用表测量电容容量,用电桥测量电容的损耗值和品质因素值来判断,如测量发现电容的损耗值很大，而品质因数值较小，则说明电容已经损坏，通常更换电容后可以恢复。

2.3 稳压反馈电路故障及维修方法

上电后开关电源有输出，但输出电压达不到设计值时，则可能是稳压反馈电路存在故障。一些开关电源采用TL431精密稳压元件调节光耦的二极管电流，控制集电极与发射极的电流，控制UC3842 的电压反馈控制端电压，调节开关管的脉冲宽度，从而调节输出电压。

在维修过程中可以拆除光耦，在集电极和发射极间接入一个10 kΩ 的可调电阻，通过调整这个电阻值，二次侧的电压应该不断变化。这样能够比较容易判断出故障在电压控制部分还是在取样部分。

2.4 输出电路故障及维修方法

输出电路主要是高频整流二极管及滤波电容组成,输出电路故障常见的原因是滤波电容失效。不能简单地测量电容的容量与标称值相符就判断电容正常,需要先用万用表测量输出滤波电容容量,再用电桥测量电容，如果电容的损耗值比较大，品质因素Q值较小,则这个电容已经失效。

2.5 开关管反复损坏故障及维修方法

开关电源是通过控制开关管的通断进行工作。在维修中多次碰到开关管损坏，更换后使用一段时间又损坏的故障,这个故障的原因通常是UC3845的驱动输出电阻变质造成。该电阻为开关管栅极驱动电阻，当该电阻变质，阻值增大后，造成开关管激励不足，开关管导通不完全,导致开关管异常发热而损坏。在维修中可以用红外测温计测量开关管温度，如发现温度异常，需要重点检查开关管激励电路。

3 总结

由于设计思路的差异，基于UC3842 的开关电源,不同公司的产品电路原理图或多或少都存在一些区别。掌握典型开关电源原理可以很好地指导故障判断和维修。

（1）UC3842 的7 脚芯片电源端，电压达到16 V开始起振，低于10 V停振。

（2）UC3842 的2 脚为电压反馈调整端，基准电压为2.5 V。

（3）UC3842 的3 脚为过流保护端，该脚电压超过1 V芯片过流保护。

（4）在判断电解电容时用万用表测量只能参考，尽量采用替换法确认，避免走弯路。在维修实践中多分析，多思考，基本就可以根据现象判断故障点，解决问题。