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UC3843有关DC/DC模块电源的设计案例

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发表于 2013-6-3 08:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
DC /DC 模块电源是电子产品设计中广泛使用的二次电源, 它将一次电源单一的输出电压进行二次变换, 变成各种需要的电压, 提供给芯片。由于模块体积小, 所以功率密度要求高, 同时工作环境较为恶劣, 可靠性要求高; 模块电源一般要求工作温度为- 20 ~55℃ , MTBF(平均无故障时间)要求在20万小时以上。
  本文提出了一种基于UC3843芯片DC /DC 模块电源的实现方案, 电路简洁, 工作可靠, 转换效率高。
  1  UC3843功能及技术特性
  UC3843是一种高性能固定频率电流模式控制器,专为直流至直流变换器低压应用而设计, 设计人员只需采用少量外部元件就能获得性价比高的解决方案。
  UC3843具有自动前馈补偿、锁存脉宽调制、欠压锁定、低压启动等特点, 电流模式工作可到500kHz.器件提供8脚双列直插塑料封装和14脚塑料表面贴装封装(SO- 14)。
  UC3843由振荡器、误差放大器、电流检测比较器、脉宽调制锁存器、参考稳压器等几部分组成, 内部结构如图1所示, 接口信号说明见表1.
20121010132016521.jpg
20121010132025542.jpg
表1  UC3843芯片管脚说明(双列直插封装)

2  DC /DC转换电路设计
  2. 1  设计目标
  设计目标为DC /DC 转换模块, 48V 输入, 5V 单路输出, 额定功率为10W, 转换效率不低于75%.
  2. 2  总体框图
  转换模块由输入滤波电路、开关电路、输出滤波电路、电流检测电路、辅助电源、输出电压反馈电路和PWM 调制电路几部分组成, 如图2所示。
20121010132154783.jpg

其中, 开关电路、输入滤波电路与输出滤波电路为主工作电路, PWM 调制电路作为整个模块的控制核心, 根据模块电源工作电流、输出电压反馈信号, 输出控制信号, 动态关断与导通开关管, 实现对输出的实时控制。


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 楼主| 发表于 2013-6-3 08:41 | 显示全部楼层
 2. 3  主工作电路设计  由于模块输出功率较小, 所以开关电路采用单管反激电路设计。反激电路是由Buck Boost电路推演而得, 特点是结构简洁, 开关电路仅需四个器件: 变压器、开关管、整流管和输出电容。采用一个变压器, 可以实现多路输出。缺点是输出滤波电容上的电流脉动大,需要加大输出滤波电容, 抑制纹波。具体电路原理如图3所示。


20121010132155354.jpg


图3  主工作电路原理
  开关电路由T2、VT1、VD2 和C3 构成, 当开关管VT1开通时, 变压器T2 原边电感存储能量, 整流管VD2截止, 输出能量由电容C3供给; 当开关管VT1关断时, 变压器上存储的能量通过副边电感经VD2向外输出, 并给C3充电。通过调节VT1的开关占空比, 可以调节输出电压的高低。
  输入滤波电路由L1、C1 构成, 主要功能是抑制模块的输入反灌电流, 减小模块对输入电源的干扰。
  为输出较小纹波, 需要加大输出滤波电容, 或选取ESR小的滤波电容, 但这都会增加成本。在输出滤波电路中, 采用一个π型滤波器, 达到了减小纹波的效果。
2. 4  电流检测电路。电流检测电路由T1、VD1和R2、R3构成, 见图3。  T1是电流互感器, 通过VD1的整流, 可以在R3得到与主变压器原边电流成一定比例的直流脉动电压, 将这个脉动信号送给PWM 控制器, 实现了原边电流检测。通过调整R2 和R3 的阻值, 改变检测的比例关系, 可以得到合适的电流检测信号。
20121010132157895.jpg

图4  输出电压反馈电路


2. 7  PWM 调制电路 PWM 调制电路由电流型控制芯片UC3843 及其外围电路构成, 见图5.R8和C10为RC 振荡器, 控制主电路的工作频率和最大输出占空比; R6、R7 和C9为输出电压反馈调节器,
201210101321589646.jpg


图5  PWM 调制电路
  3  结论
  本模块设计完成后, 进行了性能测试, 模块满载效率不低于80% , 输出纹波VP- P小于20mV ( 20MH z带宽) , 可靠性指标MTBF大于20万小时, 具有过流保护和短路保护功能, 达到了较高的设计水平, 完全满足实际使用需求。


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一粒金砂(初级)

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发表于 2016-8-11 16:04 | 显示全部楼层
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