稳压电源PWM芯片UC3846的应用设计方案

1、脉宽调制芯片UC3846的功能介绍

UC3846是Unitorde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，自动前馈补偿，强大的带载响应特性，欠压保护，软起动，终端锁机保护。外围控制电路简单，工作频率高达500kHZ。它适合于工频变压器的100～300W的稳压电源，其工作温度为-65～150℃，最高的输入电压为40V，有自我保护功能。其内部的结构框图如图1所示。

2、UC3846芯片的应用电路设计与具体分析

开关电源的控制电路可以分为电压控制型和电流控制型，前者是一个单闭环电压控制系统，系统响应慢，很难达到较高的线性调整率精度；后者是一个电压、电流双闭环控制系统，变换器的幅频特性由双极点变成单极点，因此增益带宽乘积得到了提高，稳定幅度大，具有良好的频率响应特性。UC3846是一种电流型脉宽调制器，其应用电路图如图2所示。

2.1、芯片软起动

VCC通电，芯片开始工作，但芯片的11和14脉冲输出脚不会立即发出10V左右的完全导通脉冲。因为它受到1脚的限制，VCC通电，2脚输出5.1V的基准电压，通过R12给C3充电，使1脚的电压缓慢上升，同时11脚和14脚的脉冲电压开始上升，脉冲的电压和VCC比较接近，脉冲逐渐变宽如图3所示，其中ch1、ch2电压，5V/格；时间，1ms/格。软起动的作用是减小开关管的开机损耗。

芯片正常工作时的双管脉冲输出波形如图4所示，其中ch1、ch2电压，5V/格；时间，4μs/格。从图4中可以读得工作频率大概为142kHz，这个工作频率由芯片的9脚外接设置。在双管发出脉冲的间隔期有一个死区时间，这个死区时间使得双管不可能同时导通，从而不会发生大电流炸管事件。

2.2、消振回路

当开关管、副边快恢复二极管开通和关断时，开关管、副边快恢复二极管两端都会出现很大的正向和反向振荡波形。由D2、D3以及R30、R31、C12组成的消振衰减电路保护原边的开关管，可有效抑制这种振荡波形现象，加消振电路前后的波形图如图5所示，其中ch1、ch2电压，100V/格；时间，4μs/格。

从图5中可以清楚的看到，加消振电路前后的开关管，它们的工作平台都在485V左右，但是由变压器漏感引起的尖峰相差很大，未加消振电路的原边开关管上电压振荡剧烈，这种波形很容易造成开关管的二次击穿。由C9、C10和R33、R34组成的消振衰减电路保护副边快恢复二极管，加消振电路前后的波形图如图6所示，其中ch1、ch2电压，50V/格；时间，4μs/格。从图6中可以清楚的看到，加消振电路前后两只开关管上的尖峰电压有很大差别，未加消振电路很容易造成二极管的二次击穿。

2.3、原边过流保护电路

原边过流可通过芯片的4脚来控制。当原边电电流增加时，采样电阻R29上的电压也相应增加，若4脚电压高于0.9V时，就会关断11脚和14脚的脉冲输出，从而起到对原边电路的保护作用。开关管源漏极之间的电压波形和通过开关管的电流波形图如图7所示，其中ch1电压，100V/格；ch2电压，200mV/格；时间，4μs/格。

2.4、锁机电路

输出电压通过光耦P1反馈回原边，再通过CE1、R7、Q1、D1组成一个锁机保护环路。5.1V电压通过R7给充电，正常工作时，副边有反馈，使光耦P1的原边有电流通过，Q1导通，使CE1的电压被释放，此时芯片的16脚为低电平；相反，当副边没有输出时，P1、Q1不工作，芯片的16脚为高电平约4.4V，当高于芯片内部的0.35V时，芯片就会启动锁机保护功能。

2.5、功率因数校正器（PFC）欠、过压保护电路

此应用电路采用了欠压保护功能，由R9、R10、R32、R17、R15、R16、Q2、P1组成。由UC3846芯片的内部结构图可以看到，芯片的5、6脚是比较器的输入脚，7脚是这个比较器的输出脚，当PFC电压低于一定值时，7脚无电压输出，Q1不工作，此时CE1上的电压会把16脚的电平抬高，出现锁机状态，PFC的启动电压是通过R9、R10的阻值之比来控制。当芯片开始工作时，7脚有电压输出，Q2开始工作，6脚的电压发生变化，通过R32、R17的阻值之比来控制芯片工作后PFC的下限工作电压，这样就可以防止大功率负载启动瞬间输出不稳的现象。同时，芯片的5、6脚也可以起到过压保护的功能，具体是把图2中芯片的5、6脚的接线互换，去掉Q2、R32、R15、R16，通过R9、R10的阻值之比来控制PFC的上限电压，超过这个上限电压，7脚无输出，从而出现锁机状态。

6、反馈电路

输出电压Uo（24V）经R4和R5、R6分压后的电压U＇o=Uo［R＇5/（R＇5+R4）］，R＇5=R5R6/（R5+R6），将其输入误差放大器的反相端，通过与误差放大器同相端的输入基准电压（2.5V）比较，通过光耦反馈回原边，从而控制占空比。若输出电压偏高，则减小导通占空比使输出减小；若输出电压偏低，则增加导通占空比使输出增大，依此实现输出的反馈控制。达到平衡时U＇o≈2.5V，根据输出的电压就可以计算R4、R5和R6的值。

2.7、输出过压保护电路

输出过压保护电路由Z2、R36、P2、R37、D6组成。在电路中可能由于某些意外的元器件失效导致控制回路出现开环状态，就会出现电压快速升高现象，此时需要有保护电路关断输出。通过选择保护电压的范围来选择稳压管的稳压值。保护电压为稳压管电压加上光耦的导通电压，其中，光耦导通电压大约为1V。在光耦的另一端接一个几百欧姆的电阻和二极管，电阻的作用是当输出端有干扰，通过光耦返回到原边，可能会引起误动作，使用电阻就可以避免这一情况的发生，起隔离作用；二极管的作用是隔离另一路保护动作传递到光耦P2端，避免两种保护互相干扰。

2.8、减小开关管损耗电路

由Q3、R26保护Q5，Q4、R23保护Q6。当芯片的11脚发出脉冲时，Q3不导通，Q5导通，工作约3μs后，11脚变低电平，快速关断Q5，导通Q3，Q5栅极的电压快速放掉。因为高频电路大部分损耗是来自开关管的开关损耗（主要是关断损耗）［6］。通过使用快速放电电路，减少了关断损耗，并调整开通电路上的电阻以减少开通损耗。如图7所示可以看到电压和电流交叉的时间很短，有效地减少了开关损耗。

3、结语

UC3846芯片是一种应用灵活、性能优良的功率集成电路。采用UC3846芯片的交错并联反激式开关稳压电源电路在稳压电源中快速得到了应用。该电路元件少，体积小，设计巧妙，实际使用效果较好，因此具有广阔的应用前景。