电流型PWM控制芯片UC3844的基本原理

2023-08-11 1823阅读

电流型PWM是在脉宽比较器的输入端,直接将流过输出电感线圈电流的信号与误差放大器的输出信号进行比较,从而调整占空比,使输出电感峰值电流随着变化而变化。由于结构上采用电压环路和电流环路双环系统,使得开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性均得到改善,是目前理想的新型PWM控制器。电流型PWM是针对电压型PWM的缺点而发展起来的。内环为电流控制环,外环为电压控制环。UC3844的输出级是图腾柱电路,与SG3525的一端相同。对于电流模式控制芯片UC3844来说,关闭输出驱动信号的方法有两种:一是将引脚1的电压降至1V以下,二是将引脚3的电压升高至1V以上。

UC3844是美国Unitrode公司(已被TI公司收购)生产的高性能电流模式脉宽调制器(PWM)控制器。 早期的PWM控制器是电压控制型的,常用的电压型PWM控制器有TL494、TL495、SG3524、SG3525等。 电压型PWM是指控制器根据反馈电压来调整输出脉冲宽度,电流型PWM是指控制器根据反馈电流来调整输出脉冲宽度。

电流型PWM是在脉宽比较器的输入端,直接将流过输出电感线圈电流的信号与误差放大器的输出信号进行比较,从而调整占空比,使输出电感峰值电流随着变化而变化。误差电压的变化。 由于结构上采用电压环路和电流环路双环系统,使得开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性均得到改善,是目前理想的新型PWM控制器。

电流模式脉宽调制

电流型PWM是针对电压型PWM的缺点而发展起来的。 它在原来的电压环上增加了电流反馈环节,形成电压和电流的双闭环控制。 内环为电流控制环,外环为电压控制环。 无论电流或电压如何变化,PWM输出脉冲的占空比都会改变。 这种控制方法可以提高系统的电压调节率,提高系统的瞬态响应速度,增加系统的稳定性。 其控制系统框图如图2所示。

电流型PWM控制芯片UC3844的基本原理

电流型PWM控制芯片UC3844的基本原理

电流模式PWM控制的优点如下:

a) 良好的电压调节能力。 输入电压的变化立即引起电感电流的变化,该变化立即反映在电流控制环路中并被抑制。 与电压控制不同的是,电压控制将输出电压反馈到误差放大器然后进行调整,响应速度很快。 如果输入电压连续变化,电压反馈环路也会工作,因此可以实现更高的线路调整率。

b) 良好的负载调节。 由于电压误差放大器可以专门控制占空比以适应由于负载变化而导致的输出电压的变化,因此负载调节率得到了极大的改善。

c) 系统稳定。 从控制理论的角度来看,电压控制单闭环系统是无条件二阶稳定系统。 电流控制双闭环系统是无条件一阶稳定系统,系统稳定性良好。

电流型PWM控制芯片UC3844的基本原理

电流型PWM控制芯片UC3844的基本原理

UC3844是电流模式单端输出PWM,最大占空比为50%,启动电压为16V,具有过压保护和欠压锁定功能。 当工作电压大于34V时,稳压管稳压,使内部电路在小于34V的电压下可靠工作; 当输入电压低于10V时,芯片被锁定,控制器停止工作。 其内部框图及引脚图如图3所示。

电流型PWM控制芯片UC3844的基本原理

图3 UC3844内部框图及引脚图

图3中,反馈电压与2.5V参考电压之间的差值经误差放大器E/A放大作为阈值电压,与反馈电流的采样电压一起发送到电流检测比较器。 当当前采样电压超过阈值电压时,比较器输出高电平触发RS触发器,然后通过或非门输出低电平,关断功率管,并保持此状态直到振荡器输出脉冲到触发器和 OR 直到门。 该周期的长度由振荡器输出脉冲宽度决定。 PWM信号的上升沿由振荡器决定,下降沿由功率开关管电流和输出电压决定。 反向触发器将 PWM 占空比调节范围限制在 0 至 50% 之间。 UC3844的振荡频率由连接在引脚4和引脚8之间的定时电阻RT以及引脚4和地之间的连接决定。 设置定时电容CT。 计算公式为:f=1/T=RTCT/0.55=1.72RTCT。

2脚是电压反馈端。 采样电压加到E/A误差放大器的反相输入端,与同输入端的2.5V参考电压比较,产生误差电压。 使用内部 E/A 误差放大器可以形成电压环路。 3脚为电流反馈端,电流采样电压从3脚输入到电流比较器。当3脚电压大于1V时,输出关闭。 可以使用引脚 3 和电流比较器形成电流环路。 1脚为补偿端,外接阻容元件,补偿误差放大器的频率特性。 8脚为5V参考电压,负载能力为50mA。 引脚6是推挽输出,能够拉电流和灌电流。 引脚 5 是公共端。 7脚为集成块的工作电源端,电压范围为8V~40V。

UC3844的输出级是图腾柱电路,与SG3525的一端相同。 平均输出电流±200mA,最大峰值电流±1A,可直接驱动功率管。 由于峰值电流是自限制的,因此无需串联限流电阻。 对于电流模式控制芯片UC3844来说,关闭输出驱动信号的方法有两种:一是将引脚1的电压降至1V以下,二是将引脚3的电压升高至1V以上。 这两种方法都是使当前比较器输出高电平,复位PWM锁存器,关闭输出端,直到下一个时钟置位PWM锁存器。 根据这一原理,可以控制1、3脚的电压变化,实现各种必要的保护。

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