基于UC3843的反激式开关电源反馈电路的设计

　2006年9月25日第23卷第5期

通信电源技术

Telecom Power Technologies

Sep.25,2006,Vol.23No.5

收稿日期:2006204205

作者简介:陈小敏(19822),男,湖北荆门人,硕士研究生,研究方向为电力电子与电力传动。

文章编号:100923664(2006)0520038202设计应用

基于UC 3843的反激式开关电源反馈电路的设计

陈小敏,黄声华,万山明

(华中科技大学电气与电子工程学院,湖北武汉430074)

摘要:介绍了UC 3843的工作特点,利用UC 3843设计了反激式开关稳压电源,分析了新型反馈电路的工作过程及优点,与传统方法相比,此方法使电源的动态响应更快,调试更简单。最后提出了反馈电路详细的设计方法,仿真结果证明了设计的可行性。

关键词:UC 3843;开关电源;反馈电路中图分类号:TN 86

文献标识码:A

The Design of Feedback Circuit of t he Flyback Switching Mode

Power Supply Based on UC 3843

CH EN Xiao 2min ,HUAN G Sheng 2hua ,WAN Shan 2ming

(Huazhong University of Science and Technology ,Wuhan 430074,China )

Abstract :This paper introduces the characteristic of the UC 3843,designs a flyback switching mode voltage 2stabilized source circuit by using the UC 3843,analyzes the operation course and advantages of a novel feedback paring to the traditional method ,this method makes faster dynamic response to the power ,and it is more convenient to debug.In the end of the article ,it presents the detailed design method ,the simulation result proves the feasibility of the design.

Key words :UC 3843;switching mode power supply ;feedback circuit

0　引　言

UC 3843是高性能固定频率电流模式控制器,专

为低压应用而设计,广泛用于100W 以下的反激式开关电源中。目前大多数开关电源都采用离线式结构,一般从辅助供电绕组回路中通过电阻分压取样,该反馈方式的电路简单,但由于反馈不能直接从输出电压取样,没有隔离,抗干扰能力也差,所以输出电压中仍有2%的纹波,对于负载变化大和输出电压变化大的情况下响应慢,不适合精度要求较高或负载变化范围较宽的场合[1],为了解决这些问题,可以采用可调式精密并联稳压器TL 431配合光耦构成反馈回路。

1　UC 3843简介[2]

UC 3843芯片内部具有可微调的振荡器(能进行

精确的占空比控制)、温度补偿的参考、高增益误差放大器,电流取样比较器。其低启动电流,带滞后的欠压锁定,工作频率可达500k Hz ,大电流的图腾柱式输出,是驱动功率MOSFET 的理想器件。UC 3843芯片内部简化方框图如图1所示。

2　应用电路分析

以UC 3843为核心的单端反激式开关稳压电源应

用电路如图2所示。

图1　UC 3843

简化方框图

图2　UC 3843应用电路

如图2所示,采用TL 431配合光耦PC 817A 作为参考、隔离、取样,电路中将UC 3843内部的误差放大器反向输入端2脚直接接地,PC 817A 的三极管集电极直接接在误差放大器的输出端1脚,跳过芯片内部的误差放大器,直接用1脚做反馈,然后与电流检测输入的第3脚进行比较,通过锁存脉宽调制器输出PWM 驱动信号。当输出电压升高时,经电阻R up ,R low

分压后输入到TL 431的参考端的电压也升高,此时流

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通信电源技术

2006年9月25日第23卷第5期

陈小敏等:　基于UC 3843的反激式

开关电源反馈电路的设计Telecom Power Technologies Sep.25,2006,Vol.23No.5

过光耦中发光二极管的电流增大,PC 817A 三极管集射级电压U cc 减小,UC 3843的6脚输出驱动信号的占空比变小,于是输出电压下降,达到稳压的目的。反之亦然,使输出保持恒定,不受电网电压或负载变化的影响。

在图2中直接从1脚反馈的好处是能使电源的动态响应更快,而且还简化了1脚和2脚之间RC 网络的设计。因为误差放大器用作信号传输时都需要传输时间,并不是输出与输入同时建立。由于TL 431内部有一个高增益的误差放大器,如果把反馈信号接到2脚的电压反馈端,则反馈信号要通过两个高增益误差放大器,传输时间增长。而且直接采用1脚做反馈,还能起到过载保护的功能,当电源过载或输出短路时,流过光耦中的二极管的电流会迅速增大,1脚的电压很快就被拉低。1脚的电压低于1V 时,UC 3843

就会关闭6脚输出,从而保护了电源[3]。

3　反馈电路设计

图2所示电路中,R low 的取值要考虑TL 431参考输入端的电流,查技术手册此电流为1.5μA ,为了避免此端电流影响分压比和避免噪声的影响,通常取流过电阻R low 的电流为参考输入端电流的100倍以上,所以

R low

<2.5V

150μA

=16.6k Ω(1)

根据TL 431的特性,R up 、R low 、U out 、U ref 有固定的关系:

U out =1+

R up

R low

U ref

R up =(U out -U ref )

R low U ref

(2)

式中,U ref 为TL 431参考输入端电压,U ref =2.5V 。

TL 431的工作电流I ka 范围在1mA 到100mA 之

间,当R s 的电流接近于零时,也必须保证I ka 至少为

1mA ,所以

R bias <

U f 1mA

=

1.2V

1mA

=1.2k Ω(3)

式中,U f 为PC 817A 发光二极管的正向压降,U f =

1.2V 。

UC 3843的误差放大器输出电压摆幅0.8V

<6V ,三极管集射电流I C 受发光二极管正向电流I f

控制,通过PC 817A 的U CC 与I C 关系曲线(如图3所示)可以确定PC 817A 二极管正向电流I f 。由图3可知,当PC 817A 二极管正向电流I f 在7mA 左右时,三极管的集射电流I C 在7mA 左右变化,而且集射电压

U ce 在很宽的范围内线性变化,符合UC 3843的控制要

求。

图3　PC 817A 集射电压U ce 与集电极电流的关系

PC 817A 的电流传输比CTR =0.8～1.6,当I c =

7mA 时,考虑最坏的情况,取C TR =0.8,此时要求流

过发光二极管最大电流I f =

I c

C TR

=

7mA

0.8

=8.75mA ,所以R s <

U out -U ka -U f

8.75mA

,同时发光二极

管能承受的最大电流为50mA ,TL 431为100mA ,故取流过R s 的最大电流为50mA ,R s >

U out -U ka -U f

50mA

,U ka 为TL 431正常工作时的最低工

作电压,U ka =2.5V 。R s 的取值要同时满足这两个条件,即

U out -U ka -U f

50mA

U out -U ka -U f

8.75mA

(4)

4　仿真结果

假定电源输入U bulk =48V ,开关频率f =200k Hz ,输出功率P =34W ,输出电压U out =5V 。按照

上述的反馈电路设计方法,可以选择R low =10k Ω,R up =10k Ω,R bias =1k Ω,R s =100Ω,使用Saber 进行仿

真,图4为上电时UC 3843的6脚Drv 端输出驱动电压和3脚IS 端电流检测波形,仿真结果证明了设计可行性,而且符合预定的性能指标。

图4　Drv 和IS 波形

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