基于UC3843的高效DCDC升压电路设计.docx

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基于UC3843的高效DCDC升压电路设计

基于UC3843的高效DC-DC升压电路设计

基于UC3843的高效DC-DC升压电路的设计

***摘要：

这是基于UC3843芯片的DC-DC转换器。

系统实质是一个振荡电路，在输入电压为8-13V的情况下，将输入电压通过整流滤波电路，将输出电压与基准电压的比较信号，输入UC3843芯片进行处理，控制NMOS的开断，从而实现直流升压并保证输出电压的稳定，经过稳压后，该电源可输出16V和19V两档的电压，经过实际测试，符合可编程序控制器专用电源的标准。

这种转换电能的方式，不仅应用在电源电路，广泛应用于现代电子产品。

开关电源从小、薄、轻的角度，优越于传统电源，特别是在如液晶显示器的背光电路、日光灯的驱动电路等。

0引言

现代电子器件课程设计题目是要我们做一个DC-DC升压电路，其实也就是做一个稳压电源，综合我国的现状来看，有比较古老的线性电源和相对来说比较新颖的开关电源。

其中开关电源具有工频变压器所不具备的优点，新型、高效、节能的开关电源代表着稳压电源的发展方向，因为开关电源内部工作于高频率状态，本身的功耗很低，电源效率就可做得较高，一般均可做到80%，甚至接近90%。

这样高的效率不是普通工频变压器稳压电源所能比拟的。

开关电源常用的单端或双端输出脉宽调制（PWM），省去了笨重的工频变压器，可制成几瓦至几千瓦的电源。

用于脉宽调制的集成电路很多，我们选择的是UC3843这个芯片。

1系统原理框图设计

根据课程设计的要求，系统输入采用8V-13V直流供电，输出为16V，19V两档可调设计。

电压输入系统后，经过滤波和升压模块达到要求的电压，再经过滤波和调挡模块输出要求的电压。

其原理框图如图1所示。

图1系统原理框图

2UC3843介绍

2.1UC3843的主要特性

图2UC3842-UC3845的外形图。

UC3843是近年来问世的新型脉宽调制集成电路，它具有功能全，工作频率高，引脚少外围元件简单等特点，它的电压调整率可达0.01%V，非常接近线性稳压电源的调整率。

工作频率可达500kHz，启动电流仅需1mA，所以它的启动电路非常简单。

下面是它的主要特性：

最优化的离线DC-DC变换器

低静态电流（1mA）

快速自动补偿电路

单步脉冲控制电路

增强负载回馈特性

断电停滞特性

双脉冲抑制

大电流标识输出

内置能隙参考电压

500kHz的工作频率

低Ro过零放大器

2.2UC3843的工作原理

UC3843有4种封装形式，一种是14pin双列直插和SOP-14，另一种是8pin双列直插和SOP-8。

我们以最简的8pin封装简述其工作原理。

图3UC3843原理示意图

pin

（1）是补偿端，外接电阻电容元件以补偿误差放大器的频率特性。

第

（2）脚是反馈端，将取样电压加至误差放大器的反相输入端，再与同相输入端的基准电压进行比较，输出误差控制电压。

第（3）脚接过流检测电阻,组成过流保护电路。

RT/RC为锯齿波振荡器的定时电阻和电容的公共端，内部基准电压为VREF=5V。

输入电压Vi≤30V，输出端电压Vo取决于高频变压器的变压比。

2.3UC3843工作电路分析

图4UC3843典型应用电路

UC3843是这个开关的电源的核心元件，它产生脉宽可调而频率固定的脉冲输出，推动开关功率管的导通和截止，通过高频变压器换能将电压输出到次级绕组上，再经整流和滤波向负载提供直流电源，电源兼反馈绕组取得的控制电压同时输入UC3843的误差放大器，与基准电压比较产生控制电压，控制输出脉宽的占空比，从而达到稳压目的。

具体的应用电路参考图4，工作原理是，220V交流输入电压经过EMI滤波电路进入整流电路。

EMI电路的作用有二，一是防止电源本身的电磁干扰脉冲通过传导或辐射方式干扰公共线路上的其他电器设备。

二是防止公共线路上的电磁脉冲干扰电源本身的工作。

这部分电路在开关电源中是必需的，如果忽略这部分电路，将不能通过电磁兼容性认证（如中国的“3C”和欧洲的CE认证）。

整流后的脉动直流电由滤波电容滤波后获得约300V左右的直流电压，通过R4向UC3843提供约16V的启动电压，其中Fuse是过流或短路保险丝。

UC3843得到启动电压后即开始工作，输出一定宽度的脉冲控制驱动功率管的导通和截止。

由绕组N2获得的高频电压经整流滤波后作为UC3843的工作电源，同时采样电压也取自这个绕组的电压。

从而省去了光电耦合的负反馈控制电路，使电路更加简洁。

R2、C3用于改善误差放大器的频率响应，R1是斜波补偿电容，R10和C5是UC3843的定时电阻和电容，如果R10=10kΩ，C5=4700p，开关频率约为40KHz。

R11是过流检测电阻，R6是功率管栅极的限流电阻。

3线圈的设计

在整个系统内最为关键的是线圈L1的设计，经过精密计算，我们计算出来L1的大小为22μH。

由于要通过的电流最大为5A，在市场上买到符合要求的线圈非常困难，我们采取了自己绕制线圈的方法，现在市场上买了磁芯和漆包线，借助于实验室测量线圈和电容大小的工具，经过不断的修改，终于绕出符合要求的线圈。

4焊接和调试

考虑到系统中含有精密的电感，如果用面包板飞线连接的话，很容易对线圈产生干扰，所以我们泡制了PCB板，用PCB板焊制电路的话会比较稳定。

经过了PCB图设计，打印，热转换和腐蚀等阶段，我们得到了完整的电路板。

依照电路图焊好板子之后，我们开始上电，结果什么现象都没有，我们一下子傻在那里了，难道这么长时间的辛苦就一点成果都没有吗？

拿万用表仔细查找原因，发现线圈那边没有焊牢，系统竟然是断路的！

解决了这个小问题，再次上电，当开关没有按下时，输出为16V，当开关按下时，输出为19V,结果正合要求！

当电路中接入负载时，串联一个电阻，压降不到1V，但有少于纹波，串联两个电阻时，压降约为1V，但是纹波就十分明显了，串联三个电阻，波形就惨不忍睹了。

看来我们在参数设计上还需要进一步的优化。

5自我体会

现代电子器件课程设计时间很快就过去了，就几天的时间，有点匆忙，这几天的日子有点辛苦，但是却学到了不少东西，它让我继续锻炼了自己的动手能力，也学到了不少以前不知道的理论知识。

如各种光电期间的原理及其应用、控制液晶显示的具体操作等。

虽然有点辛苦，但是，我从中获得的知识足以安慰我的心灵。

在这一次课程设计中我进一步地体验了做设计的具体流程，受益颇多。

首先我感觉到自己的另一个不足就是理论知识太缺乏了，后悔自己在以前的课程中没有认真学习，现在在设计一个系统时才发现自己懂得的东西实在太少了，以至于在寻求某个技术难题解决方案时需要一个劲的上网查资料和翻书，浪费了不少了时间。

这个缺点要改正，要不会影响做设计的进度的。

再次，我还在具体调试电路和程序中发现自己有些坐不住，没有耐性，遇到困难时容易退缩。

这个也是致命的缺点，在设计中遇到困难是再正常不过的事情，但是我却没有想到征服这些困难，反而再他们面前退缩了，这不是一个工程师应该做的，工程师的任务就是征服困难，挑战所有的不可能，我今后会注意改正这个缺点的。

几天的课程设计使我们获得了很多很多，同时也使我们看到很多缺点，我们仍需要不断努力学习，我们必须牢固掌握课本知识、实践知识、使我有了一个很好的处理解决实际问题的方法，能实事求是，一步一步踏踏实实把事情做好，能利用现有的资源解决实际问题，通过同学，老师的帮助解决问题，加强理论知识的学习，抓住一些重点，学好学精。

以后的学习还需要更加努力，务实。

再次，由衷地感谢老师们精心的辅导！

附系统原理图：