uc3844開(kāi)關(guān)電源電路原理分析

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1、UC3844開(kāi)關(guān)電源電路原理分析引言UC3844是美國(guó)Unitrode公司（已被TI公司收購(gòu)）生產(chǎn)的高性能電流型脈寬調(diào)制器(PWM)控制器。早期的PWM控制器是電壓控制型的,常用的電壓型PWM控制器有TL494、TL495、SG3524、SG3525等。電壓型PWM是指控制器按反饋電壓來(lái)調(diào)節(jié)輸出脈寬,電流型PWM是指控制器按反饋電流來(lái)調(diào)節(jié)輸出脈寬。電流型PWM是在脈寬比較器的輸入端,直接用流過(guò)輸出電感線圈電流的信號(hào)與誤差放大器輸出信號(hào)進(jìn)行比較,從而調(diào)節(jié)占空比,使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由于

2、結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)、電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng),因此,無(wú)論開(kāi)關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高,是目前比較理想的新型PWM控制器。1電流型PWM控制與電壓型PWM控制原理及性能比較1.1電壓型PWM控制電壓型PWM控制系統(tǒng)框圖如圖1所示。電源輸出反饋電壓Uf與基準(zhǔn)電壓Ug比較放大得到誤差電壓Ue,該誤差電壓再與鋸齒波發(fā)生器產(chǎn)生的鋸齒波信號(hào)進(jìn)行比較,產(chǎn)生占空比變化的矩形波驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這種結(jié)構(gòu)屬于典型的單閉環(huán)系統(tǒng),缺點(diǎn)是控制過(guò)程中主電路的電流沒(méi)有參入輸出控制。由于電感的作用,電流滯后于電壓的變化,因而系統(tǒng)響應(yīng)速

3、度慢,穩(wěn)定性差。圖1電壓型PWM控制系統(tǒng)框圖1.2電流型PWM控制電流型PWM正是針對(duì)電壓PWM型的缺點(diǎn)發(fā)展起來(lái)的。它在原有的電壓環(huán)上增加了電流反饋環(huán)節(jié),構(gòu)成電壓電流雙閉環(huán)控制。內(nèi)環(huán)為電流控制環(huán),外環(huán)為電壓控制環(huán)。無(wú)論電流的變化,還是電壓的變化,都會(huì)使PWM輸出脈沖占空比發(fā)生變化。這種控制方式可改善系統(tǒng)的電壓調(diào)整率,提高系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)速度,增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。圖2電流型PWM控制系統(tǒng)框圖1.3電流型PWM控制的優(yōu)點(diǎn)a)電壓調(diào)整率好。輸入電壓的變化立即引起電感電流的變化,電感電流的變化

4、立即反映到電流控制回路而被抑制。不像電壓控制要經(jīng)過(guò)輸出電壓反饋到誤差放大器,然后再調(diào)節(jié)的復(fù)雜過(guò)程,所以響應(yīng)快。如果輸入電壓的變化是持續(xù)的,電壓反饋環(huán)也起作用,因而可以達(dá)到較高的線形調(diào)整率。b)負(fù)載調(diào)整率好。由于電壓誤差放大器可專(zhuān)門(mén)用于控制占空比,以適應(yīng)負(fù)載變化造成的輸出電壓的變化,因而可大大改善負(fù)載調(diào)整率。c)系統(tǒng)穩(wěn)定性好。從控制理論的角度講,電壓控制單閉環(huán)系統(tǒng)是一個(gè)無(wú)條件的二階穩(wěn)定系統(tǒng)。而電流控制雙閉環(huán)系統(tǒng)是一個(gè)無(wú)條件的一階穩(wěn)定系統(tǒng),系統(tǒng)穩(wěn)定性好。2電流型PWM控制芯片UC3844的基本原理UC3844是

5、電流型單端輸出式PWM,其最大占空比為50%,啟動(dòng)電壓16V,具有過(guò)壓保護(hù)和欠壓鎖定功能。當(dāng)工作電壓大于34V時(shí),穩(wěn)壓管穩(wěn)壓,使內(nèi)部電路在小于34V電壓下可靠工作;當(dāng)輸入電壓低于10V時(shí),芯片被鎖定,控制器停止工作。其內(nèi)部框圖和引腳圖如圖3所示。圖3UC3844內(nèi)部框圖及引腳圖在圖3中,反饋電壓和2.5V基準(zhǔn)電壓之差,經(jīng)誤差放大器E/A放大后作為門(mén)限電壓,與反饋電流經(jīng)采樣后的電壓,一起送到電流感應(yīng)比較器。當(dāng)電流取樣電壓超過(guò)門(mén)限電壓后,比較器輸出高電平觸發(fā)RS觸發(fā)器,然后經(jīng)或非門(mén)輸出低電平,關(guān)斷功率管,并保持

6、這種狀態(tài)直至振蕩器輸出脈沖到觸發(fā)器和或非門(mén)為止。這段時(shí)間的長(zhǎng)短由振蕩器輸出脈沖寬度決定。PWM信號(hào)的上升沿由振蕩器決定,下降沿由功率開(kāi)關(guān)管電流和輸出電壓共同決定。反轉(zhuǎn)觸發(fā)器限制PWM的占空比調(diào)節(jié)范圍在0～50%之內(nèi).UC3844的振蕩工作頻率由引腳4與引腳8之間所接定時(shí)電阻RT、引腳4與地之間所接定時(shí)電容CT設(shè)定。計(jì)算公式為:f=1/T=RTCT/0.55=1.72RTCT。引腳2是電壓反饋端,將取樣電壓加至E/A誤差放大器的反相輸入端,與同向輸入端的2.5V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較,產(chǎn)生誤差電壓。利用內(nèi)部E/A誤

7、差放大器可以構(gòu)成電壓環(huán)。引腳3是電流反饋端,電流取樣電壓由引腳3輸入到電流比較器。當(dāng)引腳3電壓大于1V時(shí),輸出關(guān)閉。利用引腳3和電流比較器可以構(gòu)成電流環(huán)。引腳1是補(bǔ)償端,外接阻容元件以補(bǔ)償誤差放大器的頻率特性。引腳8為5V基準(zhǔn)電壓,帶載能力50mA。引腳6為推挽輸出端,有拉、灌電流的能力。引腳5為公共端。引腳7為集成塊工作電源端,電壓范圍為8V～40V。UC3844的輸出級(jí)為圖騰柱式電路,與SG3525的一端完全相同。輸出平均電流值為±200mA,最大峰值電流±1A,可直接驅(qū)動(dòng)功率管。由于峰值電流自限,可以

8、不要串入限流電阻.對(duì)于電流型控制芯片UC3844,使輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)關(guān)斷的方法有兩種:一種是將引腳1電壓降至1V以下,另一種是將引腳3電壓升至1V以上。這兩種方法都是使電流比較器輸出高電平,PWM鎖存器復(fù)位,關(guān)閉輸出端,直至下一個(gè)時(shí)鐘將PWM鎖存器置位為止。根據(jù)這一原理,可以控制引腳1、3電壓的變化,實(shí)現(xiàn)各種必要的保護(hù)。3UC3844在微機(jī)電源中的應(yīng)用UC3844的外圍電路簡(jiǎn)單,所用元件少,并且性能優(yōu)越,成本低。該芯