基于UC3843的高效DCDC升壓電路設計

1、基于UC3843的高效DC-DC升壓電路的設計*摘要：這是基于UC3843芯片的DC-DC轉換器。系統(tǒng)實質是一個振蕩電路，在輸入電壓為8-13V的情況下，將輸入電壓通過整流濾波電路，將輸出電壓與基準電壓的比較信號，輸入UC3843芯片進行處理，控制NMOS的開斷，從而實現(xiàn)直流升壓并保證輸出電壓的穩(wěn)定，經過穩(wěn)壓后，該電源可輸出16V和19V兩檔的電壓，經過實際測試，符合可編程序控制器專用電源的標準。這種轉換電能的方式，不僅應用在電源電路，廣泛應用于現(xiàn)代電子產品。開關電源從小、薄、輕的角度，優(yōu)越于傳統(tǒng)電源，特別是在如液晶顯示器的背光電路、日光燈的驅動電路等。0 引言現(xiàn)代電子器件課程設計題目是要我們

2、做一個DC-DC升壓電路，其實也就是做一個穩(wěn)壓電源，綜合我國的現(xiàn)狀來看，有比較古老的線性電源和相對來說比較新穎的開關電源。其中開關電源具有工頻變壓器所不具備的優(yōu)點，新型、高效、節(jié)能的開關電源代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，因為開關電源內部工作于高頻率狀態(tài)，本身的功耗很低，電源效率就可做得較高，一般均可做到80%，甚至接近90%。這樣高的效率不是普通工頻變壓器穩(wěn)壓電源所能比擬的。開關電源常用的單端或雙端輸出脈寬調制（PWM），省去了笨重的工頻變壓器，可制成幾瓦至幾千瓦的電源。用于脈寬調制的集成電路很多，我們選擇的是UC3843這個芯片。1 系統(tǒng)原理框圖設計根據課程設計的要求，系統(tǒng)輸入采用8V-13V直

3、流供電，輸出為16V，19V兩檔可調設計。電壓輸入系統(tǒng)后，經過濾波和升壓模塊達到要求的電壓，再經過濾波和調擋模塊輸出要求的電壓。其原理框圖如圖1所示。圖1 系統(tǒng)原理框圖2 UC3843介紹2.1 UC3843的主要特性圖2 UC3842-UC3845的外形圖。UC3843是近年來問世的新型脈寬調制集成電路，它具有功能全，工作頻率高，引腳少外圍元件簡單等特點，它的電壓調整率可達0.01%V，非常接近線性穩(wěn)壓電源的調整率。工作頻率可達500kHz，啟動電流僅需1mA，所以它的啟動電路非常簡單。下面是它的主要特性： 最優(yōu)化的離線DC-DC變換器 低靜態(tài)電流(1mA) 快速自動補償電路 單步脈沖控制電

4、路 增強負載回饋特性 斷電停滯特性 雙脈沖抑制 大電流標識輸出 內置能隙參考電壓 500kHz的工作頻率 低Ro過零放大器2.2 UC3843的工作原理UC3843有4種封裝形式，一種是14pin雙列直插和SOP-14，另一種是8pin雙列直插和SOP-8。我們以最簡的8pin封裝簡述其工作原理。圖3 UC3843原理示意圖 pin(1)是補償端，外接電阻電容元件以補償誤差放大器的頻率特性。第(2)腳是反饋端，將取樣電壓加至誤差放大器的反相輸入端，再與同相輸入端的基準電壓進行比較，輸出誤差控制電壓。第(3)腳接過流檢測電阻,組成過流保護電路。RT/RC為鋸齒波振蕩器的定時電阻和電容的公共端，內

5、部基準電壓為VREF=5V。輸入電壓Vi30V，輸出端電壓Vo取決于高頻變壓器的變壓比。2.3 UC3843工作電路分析圖4 UC3843典型應用電路 UC3843是這個開關的電源的核心元件，它產生脈寬可調而頻率固定的脈沖輸出，推動開關功率管的導通和截止，通過高頻變壓器換能將電壓輸出到次級繞組上，再經整流和濾波向負載提供直流電源，電源兼反饋繞組取得的控制電壓同時輸入UC3843的誤差放大器，與基準電壓比較產生控制電壓，控制輸出脈寬的占空比，從而達到穩(wěn)壓目的。 具體的應用電路參考圖4，工作原理是，220V交流輸入電壓經過EMI濾波電路進入整流電路。EMI電路的作用有二，一是防止電源本身的電磁干擾

6、脈沖通過傳導或輻射方式干擾公共線路上的其他電器設備。二是防止公共線路上的電磁脈沖干擾電源本身的工作。這部分電路在開關電源中是必需的，如果忽略這部分電路，將不能通過電磁兼容性認證（如中國的“3C”和歐洲的CE認證）。整流后的脈動直流電由濾波電容濾波后獲得約300V左右的直流電壓，通過R4向UC3843提供約16V的啟動電壓，其中Fuse是過流或短路保險絲。 UC3843得到啟動電壓后即開始工作，輸出一定寬度的脈沖控制驅動功率管的導通和截止。由繞組N2獲得的高頻電壓經整流濾波后作為UC3843的工作電源，同時采樣電壓也取自這個繞組的電壓。從而省去了光電耦合的負反饋控制電路，使電路更加簡潔。R2、C

7、3用于改善誤差放大器的頻率響應，R1是斜波補償電容，R10和C5是UC3843的定時電阻和電容，如果R10=10k，C5=4700p，開關頻率約為40KHz。R11是過流檢測電阻，R6是功率管柵極的限流電阻。3 線圈的設計在整個系統(tǒng)內最為關鍵的是線圈L1的設計，經過精密計算，我們計算出來L1的大小為22H。由于要通過的電流最大為5A，在市場上買到符合要求的線圈非常困難，我們采取了自己繞制線圈的方法，現(xiàn)在市場上買了磁芯和漆包線，借助于實驗室測量線圈和電容大小的工具，經過不斷的修改，終于繞出符合要求的線圈。4 焊接和調試考慮到系統(tǒng)中含有精密的電感，如果用面包板飛線連接的話，很容易對線圈產生干擾，所

8、以我們泡制了PCB板，用PCB板焊制電路的話會比較穩(wěn)定。經過了PCB圖設計，打印，熱轉換和腐蝕等階段，我們得到了完整的電路板。依照電路圖焊好板子之后，我們開始上電，結果什么現(xiàn)象都沒有，我們一下子傻在那里了，難道這么長時間的辛苦就一點成果都沒有嗎？拿萬用表仔細查找原因，發(fā)現(xiàn)線圈那邊沒有焊牢，系統(tǒng)竟然是斷路的！解決了這個小問題，再次上電，當開關沒有按下時，輸出為16V，當開關按下時，輸出為19V,結果正合要求！當電路中接入負載時，串聯(lián)一個電阻，壓降不到1V，但有少于紋波，串聯(lián)兩個電阻時，壓降約為1V，但是紋波就十分明顯了，串聯(lián)三個電阻，波形就慘不忍睹了?？磥砦覀冊趨翟O計上還需要進一步的優(yōu)化。5

9、自我體會現(xiàn)代電子器件課程設計時間很快就過去了，就幾天的時間，有點匆忙，這幾天的日子有點辛苦，但是卻學到了不少東西，它讓我繼續(xù)鍛煉了自己的動手能力，也學到了不少以前不知道的理論知識。如各種光電期間的原理及其應用、控制液晶顯示的具體操作等。雖然有點辛苦，但是，我從中獲得的知識足以安慰我的心靈。在這一次課程設計中我進一步地體驗了做設計的具體流程，受益頗多。首先我感覺到自己的另一個不足就是理論知識太缺乏了，后悔自己在以前的課程中沒有認真學習，現(xiàn)在在設計一個系統(tǒng)時才發(fā)現(xiàn)自己懂得的東西實在太少了，以至于在尋求某個技術難題解決方案時需要一個勁的上網查資料和翻書，浪費了不少了時間。這個缺點要改正，要不會影響做設計的進度的。再次，我還在具體調試電路和程序中發(fā)現(xiàn)自己有些坐不住，沒有耐性，遇到困難時容易退縮。這個也是致命的缺點，在設計中遇到困難是再正常不過的事情，但是我卻沒有想到征服這些困難，反而再他們面前退縮了，這不是一個工程師應該做的，工程師的任務就是征服困難，挑戰(zhàn)所有的不可能，我今后會注意改正這個缺點的。幾天的課程設計使我們獲得了很多很多，同時也使我們看到很多缺點，我們仍需要不斷努力學習