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拿下“大工程” 做一个UC3843的Boost升压模块

时间:12-07 来源:互联网 点击:

一、学习UC3843芯片

网上对UC3843系列芯片的使用讲解的非常之多,只要认真学习不难发现,最重要的就是吃透后搭建简单实用的电路,还有模块功能、设计要点和计算方法都应该熟记于心了。



图1 UC3843系统图

1、设置PWM最大占空比和频率

PWM脉冲由RT和CT谐振产生,设计RT和CT参数时,先设计最大占空比确定RT,再通过频率确定CT的数值。PWM波形的最大占空比仅由RT函数确定,为了保护电路可以通过限制最大占空比来实现,(比如Boost电路中设置最大占空比为50%,那么输出电压最大值就不可能超过输入电压的50%)公式如下所示:




公式中已知量VRT/CT(valley)= 1.2V,VRT/CT(peak)= 2.8V,Vref= 5V,Idischg= 8.3mA,RT为谐振电阻。以Boost电路为例,为防止输出电压过高,设定Dmax<70%,于是电阻就选择了比较常见的RT=1KΩ,Dmax=64.2%。



表1 RT与Dmax关系表

根据频率选择恰当的电阻,要求PWM适当高些大于50KHz,可以减小电感量,找到0.8上的第二根水平线与50K竖直线的交叉处,估算到CT应该大于10nF,估计在15nF以上,查看电容情况,挑选比较接近的22nF的电容,CT=22nF。



图2 频率设置曲线图

估算完毕后,依据公式核算。



基于MAX5051的参考设计

MAX5051是一款钳位式、双开关电源控制器IC。这款控制芯片可应用于正激或反激结构,输入电压范围是11V至76V。它针对各种可能的故障提供全面的保护机制,实现高度可靠的电源。当与副边同步整流器配合工作时,电源效率很容易达到92% (+3.3V输出电源,工作于48V总线);集成的高侧和低侧极驱动器可为两个外部N沟道MOSFET,提供峰值在2A以上的栅极驱动电流;低启动电流降低了启动电阻上的功率损耗,带有前馈控制的电压模式控制方案可提供优异的线路抑制,同时又避免了传统的电流模式控制方案的缺陷。

MAX5051电源控制器可以在主侧或副侧并联工作,必要时可用来设计冗余电源系统。当主侧并联工作时,通过专用引脚可同时唤醒或关断所有并联单元,以防止在启动或故障情况下发生电流失衡。MAX5051通过产生一路超前信号用于驱动副边同步MOSFET,以避免副边同步整流管和续流管的同时导通。利用特有的主侧同步输入/输出引脚,可使两个主侧电路相差180°工作,增加输出功率并降低输入纹波电流。

Maxim电源部制作了一款基于MAX5051的隔离电源模块,我们将该电源模块与市场上流行的电流模式同步整流推挽电源模块(这里我们称其为非定制模块)进行了比较,从所测试的效率曲线(图2)可以看出,基于MAX5051的模块效率明显提高。轻载时,比如1A输出负载,MAX5051模块电源的效率大于62%,而非定制模块的效率则小于58%。在输出功率为半载时(7.5A),MAX5051模块效率为92%,非定制模块效率是88%。满功率负载时,MAX5051模块电源的效率仍比非定制模块效率高出4%。从效率曲线对比,可以得出双管正激电路能够更好的满足模块电源高效率的要求。

图2 正常输出电压下效率与负载电流的关系曲线(包括最小、正常和最大输入电压情况,25°C)

计算值53.4KHz,实际值53.7KHz,比较准确了。另外,MAX5051控制器采用了带有输入前馈的电压控制模式,可以在一个周期内克服输入电源的扰动,工作原理与电流模式控制电路相同。带有前馈的电压模式提供了一些电流模式所不具有的显著优点:

1、无最小负载要求;

2、干净的调整斜率和更高的幅值提高了稳定性;

3、光耦稳定的工作电流使环路带宽最大;

4、可预测的环路动态简化了控制环路的设计;

5、从动态响应的图形对比中可以看到,无论是输出过冲,还是恢复时间,MAX5051模块都具有明显的优势。

图3动态响应对比图

总结

显然,从电路分析和具体实验中可以看出,采用MAX5051的双管正激电路可满足现代模块电源的要求,并通过带有前馈电压模式控制,避免传统电流模式方案的缺陷,提供优良的线路抑制。

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