基于UC3844控制芯片的电路设计及调试.doc

基于UC3844控制芯片的电路设计及调试

开关电源被誉为高效节能电源，它代表着稳压电源的方向，现已成为稳压电源的主流产品。开关电源采用功率半导体器件作为开关的器件，通过周期性间接工作，控制开关器件的占空比来调整输出电压。单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为20W～100W，工作频率在20kHz～200kHz之间，可以同时输出不同的电压，而且具有较好的电压调整率。开关稳压电源的反馈回路决定了开关电源的精度和整体性能。传统的开关电源反馈回路从变压器输入端取电压，没有隔离，响应慢，抗干扰能力差。
本文介绍一种基于电流型PWM芯片UC3844的开关电源的反馈回路改进，采用可调式精密并联稳压器加光电耦合器接法，具体使用TL431加PC817。这种方法由于使用了精密电压源做控制参考电压，控制精度非常高，性能稳定。
1UC3844原理与特性
UC3844（如图1）是安森美公司生产的高性能、固定频率、电流模式控制器，广泛应用于中小功率的DC-DC开关电源。该集成电路的特点是：具有振荡器、温度补偿的参考、高增益误差放大器、电流取样比较器和大电流图腾柱输出，是驱动功率MOSFET的理想器件。

图1UC3844芯片
UC3844相对于同系列的UC384x，最大的优点是占空比不超过50%，防止开机瞬间或负载短路时，变压器可能出现的饱和现象。UC3844采用DIP-8封装，其内部结构框图如图2所示，其管脚说明如表1所示

图2UC3844内部框图
表1UC3844管脚说明
该芯片的主要功能有：内部采用精度为±2．0％的基准电压为5．00V，具有很高的温度稳定性和较低的噪声等级；振荡器的最高振荡频率可达500kHz。内部振荡器的频率同脚8与脚4间电阻Rt、脚4的接地电容Ct的关系如式(1)所列，即

压。缓冲电路的二极管一般选择快速恢复二极管，而变压器二次侧的整流二极管一般选择反向恢复电压较高的超快恢复二极其内部带锁定的PWM(PulseWidthModulation)，可以实现逐个脉冲的电流限制；具有图腾柱输出，能提供达1A的电流直接驱动MOSFET功率管。
2常用电路的典型结构
基于UC3844的开关电源的电流反馈电路典型结构如图3所示。220V交流电压经整流滤波后，得到300V直流电压，主要功率经串联于高频变压器初级绕组N1，到大功率MOSFET开关管V1集电极，在UC3844的控制下，开关管V1周期性地导通和截止。300V直流电压的另一路经R2降压后，施加到UC3844的供电端（7脚），为UC3844控制器提供启动电源电压，此设计中UC3844采用恒定频率方式工作。电路启动后，8脚输出一个+5.0V的基准参考电压，作用于定时元件R5、C6上，在4脚产生稳定的振荡波形，振荡频率=1.8/R4×C6，6脚输出驱动脉冲激励开关三极管V1在导通和截止之间工作。UC3844对于输入电压的变化立即反映为来自N2电感电流在取样电阻R3上的电压变化，不经过外部误差放大器就能在内部比较器中改变输出脉冲宽度。

图3UC3844的开关电源的电流反馈电路典型结构
这种传统的电流反馈回路结构简单具有容易布线、成本低的优点，但是电路的缺点在于反馈不能直接从输出电压取样，输出电压稳压精度不高，当电源的负载变化较大时很难实现精确稳压；同时没有隔离，抗干扰能力也差，在负载变化大和输出电压变化大的情况下响应慢，不适合精度要求较高或负载变化范围较宽的场合，为了解决这些问题，可以采用可调式精密并联稳压器TL431配合光耦。
3反激拓扑结构电源的设计及稳压工作原理
单端反激变换器，所谓单端，指高频变压器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧，并且只有一个输出端；反激式变换器工作原理，当加到原边主功率开关管的激励脉冲为高电平使MOSFET、开关管导通时，整流后的直流电压加在原边绕组两端，此时因副边绕组相位是上负下正，使整流二极管反向偏置而截止，磁能就储存在高频变压器的原边电感线圈中；当驱动脉冲为低电平使MOSFET开关管截止时，原边绕组两端电压极性反向，使副边绕组相位变为上正下负，则整流二极管正向偏置而导通，此后储存在变压器中的磁能向负载传递释放。图4中MOSFET功率开关管的源极所接的R12是电流取样电阻，变压器原边电感电流流经该电阻产生的电压经滤波后送入UC3844的脚3，构成电流控制闭环。当脚3电压超过1V时，PWM锁存器将封锁脉冲，对电路启动过流保护功能；UC3844的脚8与脚4间电阻R16及脚4的接地电容C19决定了芯片内部的振荡频率，由于UC3844内部有个分频器，所以驱动MOSFET功率开关管的方波频率为芯片内部振荡频率的一半；图5中变压器原边并联的RCD缓冲电路是用于限制高频变压器漏感造成的尖峰电压。变压器副边整流二极管并联的RC回路是为了减小二极管反向恢复