【文章內(nèi)容簡介】 時段：開關(guān)MOS管導(dǎo)通，電壓向電感L充電，電感電流不斷增大，續(xù)流二極管D此時處于關(guān)斷狀態(tài)，同時電容C2上的電壓向負載供電。時段：開關(guān)MOS管關(guān)斷，續(xù)流二極管D導(dǎo)通，整流電壓和電感L通過續(xù)流二極管D共同向電容C2充電，并向負載提供能量，電感電流不斷減小。 Boost升壓斬波電路工作于電感電流連續(xù)模式時有： （21）式中：T——MOS管的一個開關(guān)周期；——MOS管在一個開關(guān)周期內(nèi)處于通態(tài)的時間；——MOS管在一個開關(guān)周期內(nèi)處于斷態(tài)的時間；D——占空比。 由上式可知，當占空比時，所以應(yīng)避免占空比D過于接近1，以免斬波電路輸出電壓過高造成電路損壞。當Boost升壓斬波電路工作于電感電流斷續(xù)模式時，電路的工作波形如圖23所示。 圖23 Boost升壓斬波電路電感電流斷續(xù)工作時的波形如上圖所示，Boost升壓斬波電路工作于電感電流斷續(xù)模式時，電路在一個開關(guān)周期內(nèi)相繼經(jīng)歷了三個開關(guān)狀態(tài)，其各時段的工作狀態(tài)描述如下：時段：開關(guān)MOS管導(dǎo)通，整流電壓向電感L充電，電感電流不斷增大，續(xù)流二極管D此時處于關(guān)斷狀態(tài)，同時電容C2上的電壓向負載供電。時段：開關(guān)MOS管關(guān)斷，續(xù)流二極管D導(dǎo)通，整流電壓和電感L通過續(xù)流二極管D共同向電容C2充電，并向負載提供能量，電感電流不斷減小。 時段：開關(guān)MOS管仍處于斷態(tài)，在時刻電感電流減小到0；續(xù)流二極管D關(guān)斷，電感電流將保持零值到時刻，且電感兩端的電壓也為零，在這一時段，開關(guān)MOS管兩端的電壓等于輸入的直流電壓，同時負載由電容C2提供能量。Boost升壓斬波電路工作于電感電流斷續(xù)模式時有： （22）式中： （23）升壓斬波電路能使輸出電壓高于電源電壓的主要原因：（1）L儲能之后具有使電壓泵升的作用（2）電容C可將輸出電壓保持住 升壓斬波電路的控制一般是由電流型PWM控制技術(shù)實現(xiàn)的，它分為一下幾種控制方案： （1）峰值電流模式控制(Peak Current．Mode Control PWM)峰值電流模式簡稱電流模式控制，是一種固定時鐘開啟、峰值電流關(guān)斷的控制方法。 峰值電流模式控制PWM的優(yōu)點: ①暫態(tài)閉環(huán)響應(yīng)較快，對輸入電壓的變化和輸出負載的變化的瞬態(tài)響應(yīng)均快。 ②控制環(huán)易于設(shè)計。 ③輸入電壓的調(diào)整可與電壓模式控制的輸入電壓前饋技術(shù)相妣美。 ④簡單自動的磁通平衡功能。 ⑤瞬時峰值電流限流功能，即內(nèi)在固有的逐個脈沖限流功能。 ⑥自動均流并聯(lián)功能。缺點： ①占空比大于50%的開環(huán)不穩(wěn)定性，存在難以校正的峰值電流與平均電流的誤差。 ②閉環(huán)響應(yīng)不如平均電流模式控制理想。 ③容易發(fā)生次諧波振蕩，即使占空比小于50%，也有發(fā)生高頻次諧波振蕩的可能性。因而需要斜坡補償。 ④對噪聲敏感，抗噪聲性差。因為電感處于連續(xù)儲能電流狀態(tài)，與控制電壓編程決定的電流電平相比較，開關(guān)器件的電流信號的上斜坡通常較小，電流信號上的較小的噪聲就很容易使得開關(guān)器件改變關(guān)斷時刻，使系統(tǒng)進入次諧波振蕩。 ⑤電路拓撲受限制。 ⑥對多路輸出電源的交互調(diào)節(jié)性能不好。 (2)平均電流模式控制PWM(Average Current．Mode Control PWM) 平均電流模式控制概念產(chǎn)生于70年代后期。平均電流模式控制PWM集成電路出現(xiàn)在90年代初期，成熟應(yīng)用于90年代后期的高速CPU專用的具有高di/dt動態(tài)響應(yīng)供電能力的低電壓大電流開關(guān)電源。 平均電流模式控制的優(yōu)點是： ①平均電感電流能夠高度精確地跟蹤電流編程信號。 ②不需要斜坡補償。 ③調(diào)試好的電路抗噪聲性能優(yōu)越。 ④適合于任何電路拓撲對輸入或輸出電流的控制。 ⑤易于實現(xiàn)均流。 缺點是： ①電流放大器在開關(guān)頻率處的增益有最大限制。 ②雙閉環(huán)放大器帶寬、增益等配合參數(shù)設(shè)計調(diào)試復(fù)雜。 （3）電壓模式控制PWM(Voltagemode Control PWM) 電壓模式控制PWM是60年代后期開關(guān)穩(wěn)壓電源剛剛開始發(fā)展而采用的第一種控制方法。該方法與一些必要的過電流保護電路相結(jié)合，至今仍然在工業(yè)界很好地被廣泛應(yīng)用。電壓模式控制的優(yōu)點： ①PWM三角波幅值較大，脈沖寬度調(diào)節(jié)時具有較好的抗噪聲裕量。 ②占空比調(diào)節(jié)不受限制。 ③對于多路輸出電源，它們之間的交互調(diào)節(jié)效應(yīng)較好。 ④單一反饋電壓閉環(huán)設(shè)計、調(diào)試比較容易。 ⑤對輸出負載的變化有較好的響應(yīng)調(diào)節(jié)。缺點：①對輸入電壓的變化動態(tài)響應(yīng)較慢。②補償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計本來就較為復(fù)雜，閉環(huán)增益隨輸入電壓而變化使其更為復(fù)雜。③輸出LC濾波器給控制環(huán)增加了雙極點，在補償設(shè)計誤差放大器時，需要將主極點低頻衰減，或者增加一個零點進行補償。④在傳感及控制磁芯飽和故障狀態(tài)方面較為麻煩復(fù)雜。 （4）其他實現(xiàn)方案：還包括滯環(huán)電流模式控制PWM、相加模式控制PWM，但是這兩種沒有前面三種應(yīng)用的廣泛。不同的PWM反饋控制模式具有各自不同的優(yōu)缺點，在設(shè)計開關(guān)電源選用時要根據(jù)具體情況選擇臺適的PWM控制模式。這種選擇一定要結(jié)合考慮具體的開關(guān)電源的輸入和輸出電壓要求、主電路拓撲及器件選擇、輸出電壓的高頻噪聲大小以及占空比變化范圍等。（1）在解決問題時無論是穩(wěn)態(tài)問題和動態(tài)問題在過壓和欠壓時主要應(yīng)用電力電子技術(shù)變換電路。（2）在應(yīng)用的過程中利用電流電壓的雙反饋閉環(huán)系統(tǒng)來控制。（3）在UC3842芯片中管腳3用于電流的反饋，管腳2用于電壓的反饋。 圖24 PWM脈沖調(diào)制器電路原理圖（1）當UR=0V時的波形圖（占空比為50%）圖25 調(diào)制信號的輸出波形（2）當UR變化，則占空比必然變化，UR增大，Uo1變寬。（3）采UC3842實現(xiàn)。 （1）利用對全控器件觸發(fā)角的控制實現(xiàn)對功率因數(shù)的改變。 （2）對控制模塊的選擇問題。 （1）在電力電子技術(shù)中的相關(guān)應(yīng)用技術(shù)都已經(jīng)得到了充分的應(yīng)用。 （2）電壓、電流反饋控制模塊已經(jīng)被廣泛應(yīng)用了。 UC3842A UC3843A中文資料 UC3842A UC3843A 是高性能固定頻率電流模式控制器專為離線和直流至直流變換器應(yīng)用而設(shè)計，為設(shè)計人員提供只需最少外部元件就能獲得成本效益高的解決方案。這些集成電路具有可微調(diào)的振蕩器、能進行精確的占空比控制、溫度補償?shù)膮⒖?、高增益誤差放大器。電流取樣比較器和大電流圖騰柱式輸出，是驅(qū)動功率MOSFET的理想器件。 其它的保護特性包括輸入和參考欠壓鎖定，各有滯后、逐周電流限制、可編程輸出靜區(qū)時間和單個脈沖測量鎖存。這些器件可提供8腳雙列直插塑料封裝和14腳塑料表面貼裝封裝（SO14）。SO14封裝的圖騰柱式輸出級有單獨的電源和接地管腳。 UC3842A 有16V（通）和10 伏（斷）低壓鎖定門限，十分適合于離線變換器。UC3843A是專為低壓應(yīng)用設(shè)計的，（通）（斷）。特點: （1）微調(diào)的振蕩器放電電流，可精確控制占空比.（2）電流模式工作到500KHZ（3）自動前饋補償（4）鎖存脈寬調(diào)制，可逐周限流（5）內(nèi)部微調(diào)的參考電壓，帶欠壓鎖定（6）大電流圖騰柱輸出（7）欠壓鎖定，帶滯后（8）低啟動和工作電流（9）直接與安森美半導(dǎo)體的SENSEFET產(chǎn)品接口圖26 UC3842和UC3843芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化框圖圖27 UC3842和UC3843芯片的外部引腳分布圖 本次設(shè)計所采用的UC3842芯片的特點：UC3842 芯片共有8個管腳，其中各個管腳的功能如下：（1）1號管腳的功能為補償，該管腳為誤差放大器輸出，并可用于環(huán)路補償。 （2）2號管腳的功能為電壓反饋，該管腳是誤差放大器的反相輸入端，通常通過一個電阻分壓器連至開關(guān)電源輸出。 （3）3號管腳的功能為電流取樣，一個正比于電感器電流的電壓接至此輸入，脈寬調(diào)制器使用此信息中止輸出開關(guān)的導(dǎo)通。 （4）4號管腳的功能為RT/CT，通過將電阻RT連接至Vref以及電容CT連接至地，使振蕩器頻率和最大輸出占空比可調(diào)。工作頻率可達500kHz 。 （5）5號管腳的功能為地，該管腳是控制電路和電源的公共地（僅對8管腳封裝如此）。 （6）6號管腳的功能為輸出，該輸出直接驅(qū)動功率MOSFET的柵極， 的峰值電流經(jīng)此管腳拉和灌。 （7）7號管腳的功能為VCC，該管腳是控制集成電路的正電源。 （8）8號管腳的功能為Vref，該管腳為參考輸出，它通過電阻RT向電容CT提供充電電流。 UC3842工作電壓為16~30V，工作電流約15mA。芯片內(nèi)有一個頻率可設(shè)置的振蕩器；一個能夠源出和吸入大電流的圖騰式輸出結(jié)構(gòu)，特別適用于MosFET的驅(qū)動；一個固定溫度補償?shù)幕鶞孰妷汉透咴鲆嬲`差放大器、電流傳感器；具有鎖存功能的邏輯電路和能提供逐個脈沖限流控制的PWM比較器，最大占空比可達100%。另外，具有內(nèi)部保護功能，如滯后式欠壓鎖定、可控制的輸出死區(qū)時間等。 由UC3842設(shè)計的DC/DC升壓電路屬于電流型控制，電路中直接用誤差信號控制電感峰值電流，然后間接地控制PWM脈沖寬度。這種電流型控制電路的主要特點是：（1）輸入電壓的變化引起電感電流斜坡的變化，電感電流自動調(diào)整而不需要誤差放大器輸出變化，改善了瞬態(tài)電壓調(diào)整率；（2）電流型控制檢測電感電流和開關(guān)電流，并在逐個脈沖的基礎(chǔ)上同誤差放大器的輸出比較，控制PWM脈寬，由于電感電流隨誤差信號的變化而變化，從而更容易設(shè)置控制環(huán)路，改善了線性調(diào)整率；（3）簡化了限流電路，在保證電源工作可靠性的同時，電流限制使電感和開關(guān)管更有效地工作；（4）電流型控制電路中需要對電感電流的斜坡進行補償，因為，平均電感電流大小是決定輸出大小的因素，在占空比不同的情況下，峰值電感電流的變化不能與平均電感電流變化相對應(yīng)，特別是占空比，50%的不穩(wěn)定性，存在難以校正的峰值電流與平均電流的誤差，即使占空比小于50%，也可能發(fā)生高頻次諧波振蕩，因而需要斜坡補償、使峰值電感電流與平均電感電流變化相一致，但是，同步不失真的斜坡補償技術(shù)實現(xiàn)上有一定的難度。： 如下圖28所示：圖28 UC3842控制的DC/DC升壓電路結(jié)構(gòu) 主電路參數(shù)計算在所設(shè)計的電路中，電路的參數(shù)選擇為：