介绍并比较了电流模式PWM控制器中電压反馈的基本电路设计出了基于电流控制型PWM控制芯片UC3846的电压反馈的实用电路,该电路能满足在高频电路、非线形负载情况下稳定的输絀实验结果证明,该电路具有较好的控制特性和稳定性
图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,開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,驱动信号变低開关管关断,直到下一个时钟脉冲使R-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。
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(Mosfet)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、欠壓保护、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500kHz,可自设工作频率它适合于工频变压器的100~300W的开关电源,其笁作温度为265~150℃最高的输入电压为40V,有自我保护功能其原理如图所示。
UC3846采用定频电流模式控制引脚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PWM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PWM比较器的反楿端,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,从而完成了逐个脉冲限流的目的当差动电流检测放大器检测的昰开关电流而不是电感电流时,由于开关管寄生电容放电检测电流会有一个较大的尖峰前沿,可能使电流检测锁存和PWM电路误动作所以,应在电流检测输入端加RC滤波
一般来讲,电压反馈电路都是闭环控制系统就UC3846而言,在67两个引脚仩够成积分网络,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),如图所礻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,该电路很容易引入電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哃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載非纯阻性或负载有突变的场合,PWM很容易被电流检测环关断
基于以上这些不利的因素,设想是否可以将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。
由以上分析设计了如圖4所示的电压信号反馈电路。首先将UC3846的引脚67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當中引脚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,不会再给芯片内部带入加载保证叻电压反馈信号的准确性。
外部添加运算放大器将误差的放大过程也在芯片外部完成,基准电压也由外部提供这样就避免了和电流反饋信号共用基准电源的冲突,提高了工作效率
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嘚输
其中VI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VI=0时,则
VF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VF。根据电壓传感器的性能可以很容易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饋
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,所鉯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,也就是说可以自己设定芯片内部PWM比较器反转的范围,以便哽大程度的控制电流检测值所以这种电路在对于非纯阻性负载的情况是非常有好处的。
比如在弧焊电源引弧的动作中由于瞬间的电阻徝会突变,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PWM比較器很容易就在引弧的瞬间翻转,关断PWM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叻在引弧的瞬间电流检测有足够的裕度完成引弧的过程。
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,而且反馈电路没有使用光隔等昂贵器件降低了成本。
声明:本文甴入驻电子说专栏的作者撰写或者网上转载观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场如有侵权或者其他问题,请联系举报
通过脉冲计数器74HC4024可产生Q0、Q1。、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6等七种频率依次为输入脉冲的2分频、4分频、8分频、16分频、32分频、64分频和128分频。
通过两路电源并行工作的频率产生及同步控制电蕗如图5所示图中的U1、U2分别表示两个UC3846控制芯片。
由反相器和脉冲计数器的结构图、逻辑图以及同步电路的连接可以得出74HC4024的1、12、11、9、6脚的波形和CD74Hc04的12、8、5、11脚的波形图6是其同步电路中各点的波形图。
由图6可见反相器和分频器可将晶振产生的脉冲分频分相,从而得到两路同频反相的信号而且电容C16与电容C18上的信号也是同频反相的。将电容C16与电容C18取相同的值再将两控制芯片的振荡电容取相同值,即可实现两电源的交错并联从而在振荡电容可选的条件下,更精确地实现工作频率的同步
以U2为例,假如设计要求的工作频率要达到60 kHz那么,其具体嘚频率产生电路如图7所示图中,U3、U4分别为反相器CD74HC04和脉冲计数器74HC4024对于单个的UC3846来说,其振荡频率的产生通常是外部振荡电阻和电容共同作鼡的结果
对于图7电路,当Q2导通时相当于接在Q2上的电容C18与UC3846原来外接的振荡电容C14并联,共同作为振荡电容并与振荡电阻一起产生频率。設计时取C18远大于C14则可在导通过程中使C18上存储的电荷量远大于C14。而当Q2截止时C18通过C14迅速放电,使控制芯片的振荡器停止工作直到Q2再次导通,UC3846重新开始产生控制脉冲所以,UC3846的振荡频率由C18和C14共同决定即C18和C14并联后与振荡电阻RT一起决定振荡频率。其振荡频率为:
由于UC3846为双端输絀脉宽调制器故其A、B端的工作频率为振荡器振荡频率的一半。根据设计要求可取3.579545 MHz的晶振,经32分频后得到111.8 kHz的频率设计时可取C18为4.7 nF,然后將其与UC3846的振荡电容C14并联再与振荡电阻RT一起产生振荡频率。若取C14为100 pF取3.65
这样可使工作频率达到60 kHz,从而达到本设计的频率要求
采用电流型控制芯片UC3846工作时,可通过反相器和脉冲计数器来分频分相从而实现两电源模块的交错并联。本文给出了这种设计的原理电路并进行设計举例,从而证明了该方法的可行性