【導讀】況，包括BUCK電路及其控制電路的工作原理、穩(wěn)定性分析等。真實驗，對電路進行了檢驗。文中詳細介紹了UC4843的使用方法、該驅(qū)動電源的。設(shè)計步驟以及具體參數(shù)計算?，F(xiàn)出了各部分的作用。這款LED驅(qū)動電源工作穩(wěn)定，抗干擾能力強，輸入范圍廣，輸出電流平穩(wěn)；通過簡單改變供電方式，此電路還能用于不同領(lǐng)域。電流采樣電阻的至畸作用進行了討論。

　　

【正文】 次 諧波 振蕩 ， 這種不穩(wěn)定性與穩(wěn)壓器的閉環(huán)特性無關(guān) ， 他是由固定頻率和峰值電流取樣同時工作狀況所引起的 ， 下圖就說明了這種現(xiàn)象 ， 在 t0 時刻 ， 開關(guān)導通 ， 使電感電流以 m1 的斜率上升 ， 該斜率是輸入電壓和電感值的函數(shù)為 Ldtd UUim outinL ???1 t1 時刻 ， 電流采樣輸入達到由控制電壓建立的 門限值 ， 比較器翻轉(zhuǎn)開關(guān)管斷開 ， 電感電流以斜率 m2 下降 ， 直至下一個周期開始 ， 如果有一個擾動加在控制電壓上 ， 產(chǎn)生一個小的 i?0 （虛線） ， 就可以發(fā)現(xiàn)這種不穩(wěn)定情況 ， 在一個固定的振蕩 周期內(nèi)電感電流的衰減時間減少 ， 最小電感電流在開關(guān)導通時（ t2 ）凈增了 mmii 1201 ?? ? 最小電感電流在再下一個周期開始時（ t3 ）凈減小 mmii 1212 ?? ? 重慶大學本科學生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 3 控制電路 23 在之后的每一個周期 ， 該擾動都將乘以系數(shù) mm12 ， 在開關(guān)管導通時交替凈增凈減最小電感電流 ， 即 1121 )( ??? ? nn mmii 根據(jù)占空比 D與 mm 2 的關(guān)系 mDmD )1(1 2?? 可以推出： %50?D 時 ， mm 21? ， 擾動信號將在數(shù)個周期內(nèi)逐漸衰減 ，如圖 36； 圖 36 D50%時擾動衰減 當占空比 %50?D 時 ， mm 21? ， 擾動信號誤差將會被逐漸放大 ， 峰值電流模式控制的轉(zhuǎn)換器不能穩(wěn)定工作 ， 導致系統(tǒng)失控 ， 如圖 37。 圖 37 D50%時擾動增大 重慶大學本科學生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 3 控制電路 24 斜坡補償技術(shù) 消除峰值電流模式次諧波 振蕩 的方法 通常 是采用斜坡補償技術(shù) [10]， 一般有兩種做法：在誤差放大器輸出加負斜坡波形 ， 或者在電流檢測處加正斜坡波形 ，兩種方法在理論上是等效的 ， 但后者 在電路上后者更容易實現(xiàn) ， 為了清楚說明斜坡補償?shù)脑?， 以誤差放大器輸出加負斜坡波形為例進行討論。 圖 38 加入斜坡補償后擾動衰減 在誤差放大器的輸出 UC 上加負斜坡波形 ， 其斜率為 m3? ， 如圖 38， 經(jīng)過幾何推理后可以證明 ， 經(jīng)過一個周期 ， 有 i?0 引起的電流誤差為 mm mmi31320 ??? ，如要 振蕩 衰減 ， 則要求 13132 ???mm mm 根據(jù) mm 2 與占空比 D的關(guān)系 mDmD )1(1 2?? 帶人上式得 DDmm 1223 ?? 重慶大學本科學生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 3 控制電路 25 在 0D1 的范圍內(nèi) ， 只需要保證 223 mm? 即可 ， 因此斜坡補償?shù)男甭室蟠笥陔姼须娏飨陆档男甭实囊话?， 通常取 mm 23 ? 重慶大學本科學生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 4 UC3843 高性能電流模式控制器 26 4 UC3843 高性能電流模式控制器 UC3843 的主要特性 UC3843 是一種性能優(yōu)良的電流控制型脈寬調(diào)制器 [11]。假如由于某種原因使輸出電壓升高時 ， 脈寬調(diào)制器就會改變驅(qū)動信號的脈沖寬度 ， 即占空比 D， 使斬波后的平均值電壓下降 ， 從而達到穩(wěn)壓目的 ， 反之亦然。 該集成電路具有可微調(diào)的振蕩器、能精確控制的占空比 輸出 、溫度補償、高增益放大器模塊 ， 是驅(qū)動 MOSFET的理想器件 ， 由于器件設(shè)計巧妙 ， 由 電源電壓直接啟動 ， 構(gòu)成電路所需元件少 ，非常符合電路設(shè)計中 “ 簡潔至上 ” 的原則。 UC3843 的主要特點有： （ 1）采用單端圖騰柱式 PWM 脈沖輸出 ， 輸出驅(qū)動電流為177。 200mA， 峰 值可達177。 1A。 （ 2）啟動電流僅 1mA 即可進入工作狀態(tài)。處于正常工作狀態(tài)時 ， 工作電壓在 之間 ， 工作 電流為 15mA。超出此限制 ， 開關(guān)電源呈欠電壓或過電壓保護狀態(tài) ， 無驅(qū)動脈沖輸出。 （ 3）內(nèi)設(shè) 5V/50mA 基準電壓源 ， 經(jīng) 二 分后作為取樣基準電壓。 （ 4）輸出電流 大，是 驅(qū)動 MOSFET 管 的理想器件 。振蕩頻率由外接 RC電路設(shè)定 ， 工作頻率最高可達 500KHz。 （ 5）內(nèi)設(shè)過流保護輸入和誤差放大輸入兩個 PWM 控制端。誤差放大器輸入構(gòu)成主 PWM 控制系統(tǒng) ， 可使負載變動在 30％ 100％時輸出負載調(diào)整率在 8％以下 ，負載變動在 70％ 100％時負載調(diào)整率在 3％以下。 （ 6）電流 檢測輸入端可對每個脈沖進行控制 ， 直接控制每個周期的脈寬 ， 使輸出電壓調(diào)整率達到 %。電路的抗干擾性極強 ， 開關(guān)管不會誤觸發(fā) ， 提高了可靠性。 重慶大學本科學生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 4 UC3843 高性能電流模式控制器 27 UC3843 的 工作原理 圖 41 UC3843 原理圖 如圖 41所示為 UC3843原理圖 [12]。芯片中 的振蕩器 根據(jù)外接 Rt/Ct網(wǎng)絡 產(chǎn)生頻率為 fS的 時鐘 信號 ； 電阻 RS 將被檢測的電 流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號 ， RS觸發(fā)器用于實現(xiàn) 限制電感 電流 峰 值的大小 ，當峰值電流過大時關(guān)斷開關(guān)管 。誤差放大器把基準電壓 Vref 和 輸出 電壓分量 V3 之間的差值進行放大 ， 得到 誤差 信號 VC ，誤差信號經(jīng)過分壓后得到控制電壓 39。VS (PWM比較強門限電壓 )。 具體來講 上個周期結(jié)束時， 誤差放大器根據(jù)輸出電壓與基準電壓共同建立控制門限電壓 39。VS ， RS觸發(fā)器的復位端和置位端均為低電平，當新一個周期開始時，時鐘信號使 RS觸發(fā)器的置位端為高電平， RS觸發(fā)器輸出端 Q為高電平，開關(guān)管導通；之后由于時鐘信號占空比很小，很快回落，此時 RS觸發(fā)器的置位端和復位端均為低電平，輸出保持，開關(guān)管保持導通； 電感電流 在輸入電壓和輸出電壓共同作用下 上升 ，當電感電流上升使得 RiSS t)(大于門限電壓 39。VS 時， PWM比較器翻轉(zhuǎn)，輸出高電平至 RS觸發(fā)器的復位端，使得 RS觸發(fā) 器輸出低電平 ,開關(guān)管關(guān)斷。 綜上所述，每個周期開始后，門限電壓有輸出電壓確定，電感電流開始上升，重慶大學本科學生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 4 UC3843 高性能電流模式控制器 28 當電感電流上升 達到 條件 39。)( VRi StSS ?時 ， 開關(guān)管即被關(guān)斷 ， 電感電流 開始下降 ， 此后開關(guān)管一直關(guān)閉， 直到下一個周期開始 時重復上述過程 。在每個周期 ，電感電流的最大值被反饋電壓決定的 控制電壓 39。VS 所限制 ， 其最大電流為 RVSS39。 ，我們把這種限制電感電流最大值得控制模式稱為峰值電流控制模式 ， 通過這 種控制模式，每一個周期內(nèi)的最大電流都被加以限制，即使輸出短路，也能及時將開關(guān)管關(guān)斷（靜區(qū)時間之后），所以這種控制模式下的輸出電流非常穩(wěn)定，抗干擾能力強。 UC3843 的引腳及其功能 UC3843 為 8 腳雙列直插式封裝 ， 其管腳排列如圖 。主要由 基準電壓源、用來精確地控制占空比調(diào)定的振蕩器、降壓器、電流測定比較器、 PWM鎖存器、高增益 E/A 誤差放大器和適用于驅(qū)動功率 MOSFET 的大電流推挽輸出電路等構(gòu)成。 1腳 為 補償 端 ； 2腳 為 電壓 反饋端 ； 3腳 為電流 取樣 端 ； 端 4接 Rt/Ct 端，用以 確定鋸齒波頻率 ； 端 5 接地 ； 端 6 為 輸出端 ， 有拉、灌電流的能力 ； 端 7 為集成塊工作電源電壓端 ， 可以工作在 ； 端 8 為內(nèi)部供外用的基準電壓 5V， 帶載能力 50mA。 圖 42 UC3843 管腳圖 重慶大學本科學生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 4 UC3843 高性能電流模式控制器 29 管腳 功能 說明 1 補償 該管腳為誤差放大器輸出，并可以用于環(huán)路補償。 2 電壓反饋 該管腳是誤差放大器的反相輸入，通常通過一個電阻分壓器連至開關(guān)電源輸出。 3 電流取樣 一個正比與電感電流的電壓接至此輸入，脈寬調(diào)制器使用此信息終止開關(guān)導通。 4 Rt/Ct 通過電阻 Rt 連接至 Vref 以及電容 Ct 連接至地，使振蕩器頻率和最大占空比可調(diào)。工作頻率可達500KHz。 5 地 該管腳是控制電路和電源的公共地。 6 輸出 該輸出直接驅(qū)動功率 MOSFET 的柵極，高達 的峰值電流經(jīng)此管腳拉或灌。 7 Vcc 該管腳是集成電路的正電源。 8 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。 UC3843 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) UC3843 內(nèi)部電路包括振蕩器、誤差放大器、電流取樣比較器、 PWM 鎖存電路、5VC 基準電源、欠壓鎖定電路、圖騰柱輸出電路、輸出電路等 ， 見圖 43。 重慶大學本科學生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 4 UC3843 高性能電流模式控制器 30 圖 43 UC3843 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) （ 1） 5V 的基準電源 :內(nèi)部電源經(jīng)衰減得到 作為誤差比較器的比較基準 .該電源還可以提供外部 5V/50mA； （ 2） 振蕩器 :產(chǎn)生波振蕩 ， Rt 接在 4和 8腳之間 ， Ct 接 4 腳 和 5腳 之間 ，最大為 500kHz。 其計算公式為 CRf ttS ? （ 3） 誤差放大器：由 VFB 端輸入的反饋電壓和 做比較 ， 誤差電壓 VC用于調(diào)節(jié)脈沖寬度。 1腳 引出接外部 RC 網(wǎng)絡 ， 以改變增益和頻率特性 ； （ 4） 輸出電路：圖騰柱輸出結(jié)構(gòu) ， 最大輸出 電 流 1A， 驅(qū)動 MOSFET。 圖騰柱輸出電路（ Totem Pole）， 由于此 輸出 畫出的電路圖有 點像印第安人的圖騰柱，所以叫圖騰柱式輸出，也叫圖騰式輸出。輸出 采用一個上電阻接一個 NPN 型晶體 管的集電極，這個晶體管的發(fā)射極接下面管子的集電極同時輸出；下晶體管的發(fā)射極接地。兩晶體管的基極分別接前級的控制。上下兩個輸出晶體管，從直流角度看是串聯(lián)，兩晶體管聯(lián)接處為輸出端。上晶體管導通下晶體管截止，輸出高電平；下晶體管導通上晶體管截止，輸出低電平；上下兩晶體管均截止，則輸出為高阻重慶大學本科學生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 4 UC3843 高性能電流模式控制器 31 態(tài)。在開關(guān)電源中，類似的電路常稱為“半橋電路” ； （ 5） 電流取樣比較器： 3腳 電流取樣 用于檢測 電感 電流 ， 可以用電阻或電流互感器采樣 ， 當 此腳輸入電壓大于 1V 時 ， 關(guān)閉輸出脈沖 ， 使開關(guān)管關(guān)斷。這實際上是一個過流保護電路 ； （ 6） 欠壓鎖定 電路：開通閾值 ， 關(guān)閉閾值 。具有滯回特性 ； （ 7） PWM 鎖存電路：保證每一個控制脈沖作用不超過一個脈沖周期 ， 即所謂逐脈沖控制。另外 ， Vcc 與 GND之間的穩(wěn)壓管用于保護 ， 防止器件損壞。 UC3843 的 各模塊具體特性 (1)振蕩器 ： 振蕩器頻率是由定時元件 Rt 、 Ct 選擇值所確定的 ， 電容 Ct 由5V 參考電壓經(jīng)由 Rt 進行充電 ， 充 電 至約 ， 再有一個內(nèi)部的電流放電至 。在 Ct 放電期間 ， 振蕩器產(chǎn)生一個脈沖 ， 在脈沖持續(xù)期間 ， 或非門輸出為高電平 ，6 腳為低態(tài) ， 導致產(chǎn)生一個靜區(qū)時間 ， 圖 44 和圖 45 分別顯示了 Rt 與振蕩頻器頻率的關(guān)系曲線以及靜區(qū)時間與頻率的關(guān)系曲線 ， 它們都是在給定的 Ct 值時得到的 ， 盡管有很多組 Rt 、 Ct 值可以產(chǎn) 生相同的振蕩器頻率 ， 但是只有一組可以得到在給定頻率下的特定輸出靜區(qū)時間 ， 由于電容增大 ， 相同放電電流情況下放電時間延長 ， 故靜區(qū)時間隨 Ct 增大而增大。振蕩器門限是 帶有 溫度補償 功能 的。 重慶大學本科學生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 4 UC3843 高性能電流模式控制器 32 圖 44 定時電容、定時電阻與頻率的關(guān)系 圖 45 定時電容、靜區(qū)時間與頻率的關(guān)系 （ 2）誤差放大器 ： 該芯片集成了一個可以接入反向輸入和輸出的全補償誤差放大器 ， 此放大器具有 90dB 的典型直流增益和具有 57度的相位裕量的 的增益為 1 的帶寬 ， 同相輸入在內(nèi)部接入 電 壓 ， 且不經(jīng)過管