SONY MPA-AC1电源适配器拆解，重温以UC3842为核心的开关电源电路原理

jf201006 · 发表于 2023-6-11 13:15:06

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本帖内容：
前言：3842的基本知识
一、拆机
二、原理分析
三、电源的保护部分
四、几个工作波形

前面的唠叨：复习3842的基本知识
UC3842是一个常用的开关电源控制芯片，这里简单回顾一下基本原理。
管脚排列：
000_1 3842管脚.jpg

管脚功能：

内部框图：

UC3842具有电压环和电流环双闭环控制性能，其内部方框图如上图所示，其引脚共有8个：
第①脚是补偿端，外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和频率特性；
第②脚是电压反馈输入端，将取样电压加至误差放大器的反相输入端，与同相端的2.5V基准电压进行比较，产生误差电压从而控制脉冲宽度。利用内部误差放大器可以构成电压环；
第③脚是电流反馈（检测）输入端，电流取样电压由第③脚输入到电流比较器的同相端，其反相端最高为1V。当检测电压超过1v时缩小脉冲宽度使处于间歇工作状态。利用第③脚和电流比较器可以构成电流环；
第④脚输出锯齿波，UC3842的振荡工作频率由④脚和⑧脚之间的所接定时电阻Rt以及④脚和地之间所接的定时电容Ct设定。频率约为=1.8/RtCt。
第⑤脚为公共接地。
第⑥脚输出PWM，为推挽输出端，频率为0.9/RtCt。内部为图腾柱式，上升、下降时间仅为50ns拉灌能力为±1A；
第⑦脚为电源VCC，芯片工作的开启电压为16V，欠压锁定电压为10V，上限为34V。具有欠、过压锁定功能，芯片功耗为15mw；
第⑧脚输出一个+5.0V的基准参考电压，供内部使用。有50mA的负载能力。

基本控制原理是：
当基准稳压源有5v基准电压输出时，振荡器将根据④脚外接Rt、Ct产生振荡信号，此信号一路直接加到图腾柱电路的输入端，另一路加到PWM脉宽控制RS触发器的置位（S）端，RS型PWM脉宽调制器的复位（R）端接电流检测比较器输出端。R端就是占空调节控制端。②脚一般接输出电压采样信号，也称反馈信号。②脚电压（VFB）与内部参考电压（Vref）进行误差放大，输出误差电压（V（r）），误差电压经过两个二极管降压（1.4V），又经电压进行1/3分压，得到V（－）送入电流检测比较器的反相输入端。当②脚电压（VFB）下降时，①脚电压（V（r））将上升，V（－）上升，R端电压亦随之下降，于是⑥脚脉冲变宽（占空比增大）；反之，⑥脚脉冲变窄（占空比减小）。

时序图示意：

第一行是电容充放电的波形，也就是④脚的波形；第二行是S端输入（振荡器内部）波形；第三行有两个波形，一个是输出补偿（①脚）的波形，另一个是电流比较器输入（③脚）端的波形；第四行是电流检测比较器输出（R端输入）的波形，是由图中输出补偿曲线减去1.4V电压后，再除以3倍与电流取样输入进行比较，得到波形；第五行是R和S波形经过RS锁存器输出后取反，得到的输出脉宽调制（⑥脚）波形。

由于牵涉到数字电路的门电路，和RS锁存器，这里只简单记住一个规律和两条关键线。

规律是：只要振荡器内部输出为1，不管锁存器输出是什么，输出均关断。

红线：是振荡器的输出从1变为0的时刻。上管子导通，⑥脚为高，即开通MOS。

蓝线：是电流取样输入（③脚）信号>[(补偿①管脚的电压-1.4)/3]，此时同过流情况。当过流时，电流比较器输出高电平，即R=1，下管导通，输出一个低电平，即关闭MOS管。

基本工作原理总结如下：

从3842外部可简单记忆：

②电压↓ => ①电压↑ => ⑥脉宽↑ => 输出电压↑；

②电压↑ => ①电压↓ => ⑥脉宽↓ => 输出电压↓。

另外，③脚为电流传感端，通常在功率管的源极或发射极串入一小阻值取样电阻，将流过开关管的电流转为电压，并将此电压引入境脚。当负载短路或其它原因引起功率管电流增加，并使取样电阻上的电压超过1v时，⑥脚就停止脉冲输出，这样就可以有效的保护功率管不受损坏。电流保护响应时间比电压调整响应要快。

一、拆机

言归正传，拆这个中国制造的SONY电源。

全卡口的，不用任何大法，有屏蔽，

主板正面

高压端

低压端

主板反面

高压端

低压端

各元件丝印

高压侧主要元件

低压侧主要元件

同样使用了3842芯片作为PWM控制，这个电源似乎还有很多芯片，有什么不同？

带着疑问跑了一下电路。

二、原理分析

本电源是利用TL431稳压的性能代替UC3842中的EA误差放大器的功能（②脚接地，不使用EA放大器），实现电压闭环控制，这样可以提高系统的动态响应。同时采用了光耦隔离技术，使整个反馈系统更安全可靠。内环依然通过UC3842的电流检测③脚和内部电流检测比较器构成电流环。下面简单按功能分割一下：

（一）市电输入

由保险、NTC，安规电容，共模电感、整流桥、高压滤波电容组成，最终得到一个比较干净的直流310V的电压。

（二）稳压调整核心3842

R50和R51是启动电阻，没有接到310V上，而是接到交流输入端，这样的好处是启动电阻的功率可以小一点，而且是先建立启动电压。

当3842启动后，⑧脚输出参考电压5V，通过定时电阻R63、R64对定时电容C52充电，并送入④脚，3842内部振荡器开始工作，⑥脚输出间歇脉冲，通过场管TR1推动高频变压器T3，在T3的高压侧副边产生交变电压，最终由D3整流C2滤波，形成3842的辅助电压Vaux。TR1的G极有加速二极管D50和温度保险TF1，R7是保证TR1可靠截止的。

由于②脚接地，3842输出的脉冲宽度就只能是靠①脚来调整了：

当输出电压过高时，光偶PC1的③④脚电阻降低一点，使3842的①脚电压降低，⑥脚脉冲变窄（占空比减小），输出电压降低；

当输出电压过低时，光偶PC1的③④脚电阻增加一点，使3842的①脚电压升高，⑥脚脉冲变宽（占空比增大），输出电压上升。

TR50是一个射极跟随器，共作用是提供斜坡补偿。

当高频变压器T3在工作占空比大于50%的连续电感电流下，可以出现次谐波振荡。这种不稳定性与稳压器的闭环特性无关，是由同时工作的固定频率和峰值电流检测引起的。通过在控制电压中增加一个与PWM时钟同步的人工斜坡，可使系统工作在占比大于50%或连续的电感（变压器）电流情况下，减小电感扰动电流，增加系统的性。

本电路中的补偿斜坡是从振荡器得到，由TR50加到③脚电流检测比较器。

手册中提供了两种补偿方式，分别是从②脚和③脚，最终补偿到电流检测器的反相输入端和同相输入端，如下图。

（三）输出电压的采样放大

低压侧由DS2及C13、C14完成整流滤波，通过共模电感L2输出。

IC2是常用的431，R19、R20是电压采样上电阻，R21是电压采样下电阻，图中参数通过计算为12.2V。

R67是保证431正常工作的（提供基本的工作电流，R18是光偶PC1的限流电阻。

当输出电压过高时，IC2的①电压上升，③电压下降，PC1的①②脚电压增大，其③④阻值减小，3842的①电压下降，其⑥脚输出的脉宽减小，输出电压下降。感知反之亦然。

三、各种保护

（一）常见的保护

除了前面提到过的保险、温度保护，常见的保护还有高频变压器的反峰吸收电路：D1、C4、R5、R6，其作用是在TR1关断时，吸收掉T3主绕组因感性而产生的反向尖脉冲，保护TR1不会被高压击穿。

R52、R53是反峰过压保护：使用了1.2M和1M两个电阻，与R54组成分压，根据3842的③脚保护阈值计算，电压达到3200V，3842启动保护，关断输出。

（二）本电路的保护

辅助电压Vaux过压保护：

6脚集成块TR51，根据外围电路及电压测量关系，猜测是辅助电压Vaux过压保护。

在电容C5两端加可调电源，测试情况如下：

可见，当电压超过23V时，其②③输出变低了，猜测其是两个三极管封装在一起的：

是不是很熟悉？像不像可控硅？

其实就是一个可控硅的功能，是只起控电压为24V。

正常工作时，D51不导通，TR51_2、TR51_1截止，D52反偏，3842的①脚受控于光偶PC1。

当Vaux电压超过D51的稳压值时，D51导通，TR51_2导通，TR51_1也导通，D52导通直接拉低3842的①脚，使3842停止输出。此时，Vaux的电压通过启动电阻（R50、R51）供电，维持TR51_2的导通，TR51_2也导通。

结果：当发生Vaux过压保护时，3842停止工作，没有输出电压。Vaux通过压由启动电阻供电并维持低电平（实测为1.8V）。

辅助电压Vaux欠压保护：

5脚集成块TR52，根据外围电路及电压测量关系，猜测是辅助电压Vaux过压保护。

测试数据如下

规律就是，当Vaux电压下降时，TR52的②脚电压略有下降，其①电压明显上升，结果使3842的③脚电压上升。当3842的③脚电压上升到保护域值时，输出判断。

TR52应该是两个三极管封装在一起的，参考图和等效图如下：

TR52_2的B极和C极连接起来，只用到一个PN结作为0.6V的稳压管使用（由于和TR52_2封装在一起，其一致性较好），TR52_1的C极接到3842的③脚，相当于用TR52_1的CE极线性电阻并在3842的③脚上，通过TR52_1线性导通来控制3842的③脚电压，而其导通量又是受Vaux电压的大小来控制的。

四、工作波形

波形测量点如下：