稳压电源PWM芯片UC3846的应用设计方案

1、脉宽调制芯片UC3846的功能介绍

UC3846是Unitorde公司推出的电流脉宽调制芯片，该调制芯片双端输出，能直接驱动双极型功率管或场效应管（MOSFET），其主要优点是功能齐全，自动前馈补偿，强大的带载响应特性，欠压保护，软起动，终端锁机保护。外围控制威廉希尔官方网站 简单，工作频率高达500kHZ。它适合于工频变压器的100～300W的稳压电源，其工作温度为-65～150℃，最高的输入电压为40V，有自我保护功能。其内部的结构框图如图1所示。

2、UC3846芯片的应用威廉希尔官方网站 设计与具体分析

开关电源的控制威廉希尔官方网站 可以分为电压控制型和电流控制型，前者是一个单闭环电压控制系统，系统响应慢，很难达到较高的线性调整率精度；后者是一个电压、电流双闭环控制系统，变换器的幅频特性由双极点变成单极点，因此增益带宽乘积得到了提高，稳定幅度大，具有良好的频率响应特性。UC3846是一种电流型脉宽调制器，其应用威廉希尔官方网站 图如图2所示。

2.1、芯片软起动

VCC通电，芯片开始工作，但芯片的11和14脉冲输出脚不会立即发出10V左右的完全导通脉冲。因为它受到1脚的限制，VCC通电，2脚输出5.1V的基准电压，通过R12给C3充电，使1脚的电压缓慢上升，同时11脚和14脚的脉冲电压开始上升，脉冲的电压和VCC比较接近，脉冲逐渐变宽如图3所示，其中ch1、ch2电压，5V/格；时间，1ms/格。软起动的作用是减小开关管的开机损耗。

芯片正常工作时的双管脉冲输出波形如图4所示，其中ch1、ch2电压，5V/格；时间，4μs/格。从图4中可以读得工作频率大概为142kHz，这个工作频率由芯片的9脚外接设置。在双管发出脉冲的间隔期有一个死区时间，这个死区时间使得双管不可能同时导通，从而不会发生大电流炸管事件。

2.2、消振回路

当开关管、副边快恢复二极管开通和关断时，开关管、副边快恢复二极管两端都会出现很大的正向和反向振荡波形。由D2、D3以及R30、R31、C12组成的消振衰减威廉希尔官方网站 保护原边的开关管，可有效抑制这种振荡波形现象，加消振威廉希尔官方网站 前后的波形图如图5所示，其中ch1、ch2电压，100V/格；时间，4μs/格。

从图5中可以清楚的看到，加消振威廉希尔官方网站 前后的开关管，它们的工作平台都在485V左右，但是由变压器漏感引起的尖峰相差很大，未加消振威廉希尔官方网站 的原边开关管上电压振荡剧烈，这种波形很容易造成开关管的二次击穿。由C9、C10和R33、R34组成的消振衰减威廉希尔官方网站 保护副边快恢复二极管，加消振威廉希尔官方网站 前后的波形图如图6所示，其中ch1、ch2电压，50V/格；时间，4μs/格。从图6中可以清楚的看到，加消振威廉希尔官方网站 前后两只开关管上的尖峰电压有很大差别，未加消振威廉希尔官方网站 很容易造成二极管的二次击穿。

2.3、原边过流保护威廉希尔官方网站

原边过流可通过芯片的4脚来控制。当原边电电流增加时，采样电阻R29上的电压也相应增加，若4脚电压高于0.9V时，就会关断11脚和14脚的脉冲输出，从而起到对原边威廉希尔官方网站 的保护作用。开关管源漏极之间的电压波形和通过开关管的电流波形图如图7所示，其中ch1电压，100V/格；ch2电压，200mV/格；时间，4μs/格。

2.4、锁机威廉希尔官方网站

输出电压通过光耦P1反馈回原边，再通过CE1、R7、Q1、D1组成一个锁机保护环路。5.1V电压通过R7给充电，正常工作时，副边有反馈，使光耦P1的原边有电流通过，Q1导通，使CE1的电压被释放，此时芯片的16脚为低电平；相反，当副边没有输出时，P1、Q1不工作，芯片的16脚为高电平约4.4V，当高于芯片内部的0.35V时，芯片就会启动锁机保护功能。

2.5、功率因数校正器（PFC）欠、过压保护威廉希尔官方网站

此应用威廉希尔官方网站 采用了欠压保护功能，由R9、R10、R32、R17、R15、R16、Q2、P1组成。由UC3846芯片的内部结构图可以看到，芯片的5、6脚是比较器的输入脚，7脚是这个比较器的输出脚，当PFC电压低于一定值时，7脚无电压输出，Q1不工作，此时CE1上的电压会把16脚的电平抬高，出现锁机状态，PFC的启动电压是通过R9、R10的阻值之比来控制。当芯片开始工作时，7脚有电压输出，Q2开始工作，6脚的电压发生变化，通过R32、R17的阻值之比来控制芯片工作后PFC的下限工作电压，这样就可以防止大功率负载启动瞬间输出不稳的现象。同时，芯片的5、6脚也可以起到过压保护的功能，具体是把图2中芯片的5、6脚的接线互换，去掉Q2、R32、R15、R16，通过R9、R10的阻值之比来控制PFC的上限电压，超过这个上限电压，7脚无输出，从而出现锁机状态。

6、反馈威廉希尔官方网站

输出电压Uo（24V）经R4和R5、R6分压后的电压U＇o=Uo［R＇5/（R＇5+R4）］，R＇5=R5R6/（R5+R6），将其输入误差放大器的反相端，通过与误差放大器同相端的输入基准电压（2.5V）比较，通过光耦反馈回原边，从而控制占空比。若输出电压偏高，则减小导通占空比使输出减小；若输出电压偏低，则增加导通占空比使输出增大，依此实现输出的反馈控制。达到平衡时U＇o≈2.5V，根据输出的电压就可以计算R4、R5和R6的值。

2.7、输出过压保护威廉希尔官方网站

输出过压保护威廉希尔官方网站 由Z2、R36、P2、R37、D6组成。在威廉希尔官方网站 中可能由于某些意外的元器件失效导致控制回路出现开环状态，就会出现电压快速升高现象，此时需要有保护威廉希尔官方网站 关断输出。通过选择保护电压的范围来选择稳压管的稳压值。保护电压为稳压管电压加上光耦的导通电压，其中，光耦导通电压大约为1V。在光耦的另一端接一个几百欧姆的电阻和二极管，电阻的作用是当输出端有干扰，通过光耦返回到原边，可能会引起误动作，使用电阻就可以避免这一情况的发生，起隔离作用；二极管的作用是隔离另一路保护动作传递到光耦P2端，避免两种保护互相干扰。

2.8、减小开关管损耗威廉希尔官方网站

由Q3、R26保护Q5，Q4、R23保护Q6。当芯片的11脚发出脉冲时，Q3不导通，Q5导通，工作约3μs后，11脚变低电平，快速关断Q5，导通Q3，Q5栅极的电压快速放掉。因为高频威廉希尔官方网站 大部分损耗是来自开关管的开关损耗（主要是关断损耗）［6］。通过使用快速放电威廉希尔官方网站 ，减少了关断损耗，并调整开通威廉希尔官方网站 上的电阻以减少开通损耗。如图7所示可以看到电压和电流交叉的时间很短，有效地减少了开关损耗。

3、结语

UC3846芯片是一种应用灵活、性能优良的功率集成威廉希尔官方网站 。采用UC3846芯片的交错并联反激式开关稳压电源威廉希尔官方网站 在稳压电源中快速得到了应用。该威廉希尔官方网站 元件少，体积小，设计巧妙，实际使用效果较好，因此具有广阔的应用前景。