基于UC3846的开关电源电压反馈的优化设计_图文

1、X 收稿日期:2008-06-19基金项目:科技部基金资助项目(2007FU115X 06 .作者简介:宋鹏(1982, 男, 甘肃天水人, 硕士研究生, 主要从事开关电源技术的设计与算法研究. 基于UC3846的开关电源电压反馈的优化设计X宋鹏a , 孔令刚b(兰州交通大学a. 国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心; b. 光电技术与智能控制教育部重点实验室, 兰州730070摘要:介绍并比较了电流模式PW M , PW M 控制芯片UC3846的电压反馈的实用电路定的输出. 实验结果证明, 关键词:B文章编号:1671-0924(2008 08-0129-03Optimal Design

2、 for V oltage Feedback in SwitchPow er Supply B ased on UC 3846S ONG Peng a ,K ONGLing 2gang b(a. S tate Research Center for G reen C oating T echn ology and Equipment Engineering T echn ology ; b. K ey Lab oratory Opto 2E lectronic T echn ology and Intelligent C ontrol , M inistry of Education , La

3、nzh ou Jiaotong University , Lanzh ou 730070, ChinaAbstract :This paper introduces and com pares the circuit of v oltage feedback in the PW M controller of the current m ode , designs a kind of circuit with v oltage feedback of UC3846based on the current m ode , which satis fies the stable output in

4、 the high frequency circuit , nonlinear load circumstance. Experiment result proves that the circuit has g ood control characteristic and control stability. K ey w ords :UC3846; PW M control ; current m ode control ; v oltage feedback一般来说,PW M 控制器都是采用电压模式控制的, 即在输出端取电压反馈, 与误差放大器信号相比较, 从而调节占空比, 使输出的电感

5、峰值电流跟随误差电压的变化而变化, 根据这个电压反馈来调节脉冲的宽度. 电流模式控制的PW M 是在主电路的输入端直接对输出电感上的电流信号进行控制. 这样一来, 就构成了外环电压环和内环电流环的双环系统, 使得变换器的线电压调整率, 负载调整率以及瞬态响应特性都有比较大的提高.随着电流模式PW M 控制器越来越被广泛采用, 人们越来越关心的是电感电流的反馈, 但是由于反馈电感电流的变化率直接跟随输入电压和输出电压的变化而变化. 电压反馈回路中, 误差放大器的输出作为电流给定信号, 与反馈的电感电流比较, 直接控制功率开关通断的占空比, 所以电压反馈仍然是电流型电源设计中非常重要的环节.第22

6、卷第8期Vol. 22No. 8重庆工学院学报(自然科学Journal of Chongqing Institute of T echnology (Natural Science 2008年8月Aug. 2008本研究通过对UC3846的应用, 介绍了在开关电源控制器设计过程中电压反馈的电路设计.1UC3846的结构与特性图1为电流控制型变换器的原理框图. 恒频时钟脉冲置位R -S 锁存器, 输出高电平, 开关管导通, 变压器原边的电流线性增大, 当电流在采样电阻Rs 上的压降Vs 达到Ve 时, 比较器翻转, 输出高电平, 锁存器复位, 驱动信号变低, 开关管关断, 直到下一个时钟脉冲使R

7、 -S 锁存器置位. 电路就是这样逐个地检测和调节电流脉冲的.图1电流模式控制原理UC3846是Initorde 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(M os fet , 其主要优点是功能齐全, 具有强大的带载响应特性, 能提供自动前馈补偿、欠压保护、软启动、终端锁机保护等功能, 外围控制电路简单, 工作频率高达500kH z , 可自设工作频率. 它适合于工频变压器的100300W 的开关电源, 其工作温度为265150, 最高的输入电压为40V , 有自我保护功能. 其原理如图2所示.图2UC3846原理UC3846采用定频电流模式控制,

8、引脚3,4是电流检测输入端,5,6是误差放大器输入端, 电流检测输入值经过一个放大倍数为3的电流测定放大器(其输入电压必须小于1. 2V 来获得电感电流或开关电流信号, 其输出接PW M 比较器的同相端. 当取样放大器输入信号大于1. 2V 时, 电流型控制器将延时关断. 电压误差放大器的输出经二极管和0. 5V 偏压后送至PW M 比较器的反相端, 其输出既作为给定信号, 同时又被限流电平设置脚(脚1 箝位在V1+0. 7V , . , , 可能使PW M 电路误动作, 所以, 应在电RC 滤波.2普通电流模式控制器中电压反馈电路一般来讲, 电压反馈电路都是闭环控制系统, 就UC3846而言

9、, 在6,7两个引脚上够成积分网络, 电压反馈信号经由该积分网络进入误差放大器反向输入端(引脚6 , 基准电压由芯片自带的电源提供(引脚2 , 如图3所示, 这种电压反馈电路因为实现方便, 结构简单, 被广泛地采用.然而在笔者实验过程中发现, 在高频状态下工作时, 该电路很容易引入电磁干扰, 而且在电压反馈信号大于5V 时, 基准电压不容易得到, 并且在使用UC3846做为控制芯片的过程中, 斜坡补偿网络和芯片的软启动都需要同时使用芯片内部的这个精密电压, 意味着精密电压需要给最少3个电路拓扑供电, 这无疑会对系统的稳定性带来影响. 还有就是在一些负载非纯阻性或负载有突变的场合,PW M 很容

10、易被电流检测环关断.图3普通电压反馈原理基于以上这些不利的因素, 设想是否可以将031重庆工学院学报电压反馈信号的跟随过程在芯片外部实现, 将电流反馈信号和电压反馈信号基本隔离, 满足反馈电压大于5V 的情况, 减少电路反馈之间的相互影响.3新型电压反馈电路由以上分析, 设计了如图4所示的电压信号反馈电路. 首先将UC3846的引脚6,7短接构成电压跟随器. 电压反馈信号通过误差放大器同向输入端进入芯片. 将传统反馈电路当中引脚 6,7所构成的积分网络在芯片外部实现, 这样的好处是电压反馈信号的处理经过电压跟随器后, 给芯片内部带入加载, 确性., 这样就避免了和电流反馈信号共用基准电源的冲突

11、, 提高了工作效率.图4新型的电压反馈电路这个电路的基本工作过程是分别在运放的同向, 反向端输入采样电压和反馈电压, 则运放的输出电压V O =V I -Ci d t -iR 4, 其中V I 是电压反馈和基准电压的差值. 由UC3846的特性知道, 在误差电压V I =0时, 则V O =-Ci d t -iR 4,其中i =R 1, V F 是检测电压. 因为UC3846内部决定电流测定信号最大电压值为1. 2V 左右. 通过计算可得该电压反馈电路的参数, 使得电压反馈值最大为3. 5V 左右, 以保证比较器可以稳定的工作.用电压传感器获得检测电压V F . 根据电压传感器的性能可以很容易

12、的出合适的基准电压值. 通过R5将运放输出信号转化为所需要的电压信号后进入UC3846的引脚5, 便完成了电压信号的反馈.在实验中, 该电路很好地完成了电压反馈的的功能, 即使在高频的条件下, 电路也十分稳定. 由于其基准电压是从芯片外部给定, 所以在和检测电流比较时, 可以根据电气要求自己设计误差电压的反馈值范围, 也就是说, 内部PW M . ., 由于瞬间的, 引弧后电阻会基本保持固定, 这时如果使用传统的电压反馈方法来进行电流模式控制, 由于引弧瞬间的电流峰制值会很大,PW M 比较器很容易就在引弧的瞬间翻转, 关断PW M 的输出, 导致引弧失败.而外接的这种电压可以很容易地控制比较器翻转时候的电流检测值, 保证了在引弧的瞬间电流检测有足够的裕度完成引弧的过程.4结束语按照以上的设计思路在实验板上搭建了一个UC3846的控制板, 很好地完成了电压检测的功能,因为使用了芯片内部的运放构成了跟随器, 使得反馈更为精确, 而且反