?基于UC3846的開關(guān)電源電壓反饋的優(yōu)化設(shè)計

介紹并比較了電流模式PWM控制器中電壓反饋的基本電路，設(shè)計出了基于電流控制型PWM控制芯片UC3846的電壓反饋的實用電路，該電路能滿足在高頻電路、非線形負載情況下穩(wěn)定的輸出。實驗結(jié)果證明，該電路具有較好的控制特性和穩(wěn)定性。

1.UC3846的結(jié)構(gòu)與特性

圖為電流控制型變換器的原理框圖。恒頻時鐘脈沖置位R-S鎖存器，輸出高電平，開關(guān)管導(dǎo)通，變壓器原邊的電流線性增大，當(dāng)電流在采樣電阻Rs上的壓降Vs達到Ve時，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出高電平，鎖存器復(fù)位，驅(qū)動信號變低，開關(guān)管關(guān)斷，直到下一個時鐘脈沖使R-S鎖存器置位。電路就是這樣逐個地檢測和調(diào)節(jié)電流脈沖的。

UC3846是Initorde公司推出的電流脈寬調(diào)制芯片，該調(diào)制芯片雙端輸出，能直接驅(qū)動雙極型功率管或場效應(yīng)管（Mosfet），其主要優(yōu)點是功能齊全，具有強大的帶載響應(yīng)特性，能提供自動前饋補償、欠壓保護、軟啟動、終端鎖機保護等功能，外圍控制電路簡單，工作頻率高達500kHz，可自設(shè)工作頻率。它適合于工頻變壓器的100～300W的開關(guān)電源，其工作溫度為265～150℃，最高的輸入電壓為40V，有自我保護功能。其原理如圖所示。

UC3846采用定頻電流模式控制，引腳3，4是電流檢測輸入端，5，6是誤差放大器輸入端，電流檢測輸入值經(jīng)過一個放大倍數(shù)為3的電流測定放大器（其輸入電壓必須小于1.2V）來獲得電感電流或開關(guān)電流信號，其輸出接PWM比較器的同相端。當(dāng)取樣放大器輸入信號大于1.2V時，電流型控制器將延時關(guān)斷。電壓誤差放大器的輸出經(jīng)二極管和0.5V偏壓后送至PWM比較器的反相端，其輸出既作為給定信號，同時又被限流電平設(shè)置腳（腳1）箝位在V1+0.7V，從而完成了逐個脈沖限流的目的。當(dāng)差動電流檢測放大器檢測的是開關(guān)電流而不是電感電流時，由于開關(guān)管寄生電容放電，檢測電流會有一個較大的尖峰前沿，可能使電流檢測鎖存和PWM電路誤動作，所以，應(yīng)在電流檢測輸入端加RC濾波。

2.普通電流模式控制器中電壓反饋電路

一般來講，電壓反饋電路都是閉環(huán)控制系統(tǒng)，就UC3846而言，在6，7兩個引腳上夠成積分網(wǎng)絡(luò)，電壓反饋信號經(jīng)由該積分網(wǎng)絡(luò)進入誤差放大器反向輸入端（引腳6），基準電壓由芯片自帶的電源提供（引腳2），如圖所示，這種電壓反饋電路因為實現(xiàn)方便，結(jié)構(gòu)簡單，被廣泛地采用。

然而在筆者實驗過程中發(fā)現(xiàn)，在高頻狀態(tài)下工作時，該電路很容易引入電磁干擾，而且在電壓反饋信號大于5V時，基準電壓不容易得到，并且在使用UC3846做為控制芯片的過程中，斜坡補償網(wǎng)絡(luò)和芯片的軟啟動都需要同時使用芯片內(nèi)部的這個精密電壓，意味著精密電壓需要給最少3個電路拓撲供電，這無疑會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來影響。還有就是在一些負載非純阻性或負載有突變的場合，PWM很容易被電流檢測環(huán)關(guān)斷。

基于以上這些不利的因素，設(shè)想是否可以將電壓反饋信號的跟隨過程在芯片外部實現(xiàn)，將電流反饋信號和電壓反饋信號基本隔離，滿足反饋電壓大于5V的情況，減少電路反饋之間的相互影響。

3.新型電壓反饋電路

由以上分析，設(shè)計了如圖4所示的電壓信號反饋電路。首先將UC3846的引腳6，7短接構(gòu)成電壓跟隨器。電壓反饋信號通過誤差放大器同向輸入端進入芯片。將傳統(tǒng)反饋電路當(dāng)中引腳6，7所構(gòu)成的積分網(wǎng)絡(luò)在芯片外部實現(xiàn)，這樣的好處是電壓反饋信號的處理經(jīng)過電壓跟隨器后，不會再給芯片內(nèi)部帶入加載，保證了電壓反饋信號的準確性。

外部添加運算放大器，將誤差的放大過程也在芯片外部完成，基準電壓也由外部提供，這樣就避免了和電流反饋信號共用基準電源的沖突，提高了工作效率。

這個電路的基本工作過程是分別在運放的同向，反向端輸入采樣電壓和反饋電壓，則運放的輸

出電壓

其中VI是電壓反饋和基準電壓的差值。由UC3846的特性知道，在誤差電壓VI=0時，則

其中

VF是檢測電壓。因為UC3846內(nèi)部決定電流測定信號最大電壓值為1.2V左右。通過計算可得該電壓反饋電路的參數(shù)，使得電壓反饋值最大為3.5V左右，以保證比較器可以穩(wěn)定的工作。

用電壓傳感器獲得檢測電壓VF。根據(jù)電壓傳感器的性能可以很容易的出合適的基準電壓值。通過R5將運放輸出信號轉(zhuǎn)化為所需要的電壓信號后進入UC3846的引腳5，便完成了電壓信號的反饋。

在實驗中，該電路很好地完成了電壓反饋的的功能，即使在高頻的條件下，電路也十分穩(wěn)定。由于其基準電壓是從芯片外部給定，所以在和檢測電流比較時，可以根據(jù)電氣要求自己設(shè)計誤差電壓的反饋值范圍，也就是說，可以自己設(shè)定芯片內(nèi)部PWM比較器反轉(zhuǎn)的范圍，以便更大程度的控制電流檢測值。所以這種電路在對于非純阻性負載的情況是非常有好處的。

比如在弧焊電源引弧的動作中，由于瞬間的電阻值會突變，引弧后電阻會基本保持固定，這時如果使用傳統(tǒng)的電壓反饋方法來進行電流模式控制，由于引弧瞬間的電流峰制值會很大，PWM比較器很容易就在引弧的瞬間翻轉(zhuǎn)，關(guān)斷PWM的輸出，導(dǎo)致引弧失敗。

而外接的這種電壓可以很容易地控制比較器翻轉(zhuǎn)時候的電流檢測值，保證了在引弧的瞬間電流檢測有足夠的裕度完成引弧的過程。

4.結(jié)束語

按照以上的設(shè)計思路在實驗板上搭建了一個UC3846的控制板，很好地完成了電壓檢測的功能，因為使用了芯片內(nèi)部的運放構(gòu)成了跟隨器，使得反饋更為精確，而且反饋電路沒有使用光隔等昂貴器件，降低了成本。