UC2843電流型PWM控制器基礎(chǔ)知識(shí)詳解

UC2843系列是高性能固定頻率電流模式PWM控制器，專為離線和DC-DC轉(zhuǎn)換器應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它們提供了在成本效益高的電路中實(shí)現(xiàn)高效和可靠電源所需的特性。這些控制器通過(guò)在各種負(fù)載和輸入電壓條件下提供卓越的瞬態(tài)響應(yīng)，以及固有的逐周期電流限制能力，簡(jiǎn)化了開關(guān)電源的設(shè)計(jì)。

1. UC2843概述

UC2843是一款廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源（SMPS）的集成電路，特別是那些需要精確電流控制的應(yīng)用。它屬于UCx84x系列控制器，這個(gè)系列在工業(yè)界享有盛譽(yù)，以其穩(wěn)定性、可靠性和易用性而聞名。UC2843采用電流模式控制方案，這種控制方式相比傳統(tǒng)的電壓模式控制具有諸多優(yōu)勢(shì)，例如更快的瞬態(tài)響應(yīng)、固有的過(guò)流保護(hù)、以及在某些拓?fù)渲懈?jiǎn)單的環(huán)路補(bǔ)償。

UC2843內(nèi)部集成了誤差放大器、振蕩器、PWM比較器、電流檢測(cè)比較器、參考電壓源、欠壓鎖定（UVLO）和圖騰柱輸出級(jí)等關(guān)鍵模塊。這些模塊協(xié)同工作，使得UC2843能夠高效地控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，從而穩(wěn)定輸出電壓或電流。

2. 電流模式控制原理

電流模式控制是UC2843的核心。在這種控制模式下，控制環(huán)路有兩個(gè)反饋：一個(gè)外部電壓反饋環(huán)路和一個(gè)內(nèi)部電流反饋環(huán)路。

電壓外環(huán)： 類似于傳統(tǒng)的電壓模式控制，輸出電壓通過(guò)分壓電阻反饋給誤差放大器的反相輸入端。誤差放大器將反饋電壓與內(nèi)部參考電壓（通常是5V）進(jìn)行比較，產(chǎn)生一個(gè)誤差電壓。這個(gè)誤差電壓作為內(nèi)部電流環(huán)路的參考，決定了峰值電感電流的大小。

電流內(nèi)環(huán)： 這是電流模式控制的關(guān)鍵所在。開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，流過(guò)電感（或主開關(guān)）的電流被一個(gè)檢測(cè)電阻（通常是一個(gè)小阻值的采樣電阻）轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。這個(gè)電流信號(hào)被送入電流檢測(cè)比較器。當(dāng)電流檢測(cè)信號(hào)達(dá)到由誤差放大器設(shè)定的峰值時(shí)，PWM比較器將輸出關(guān)閉信號(hào)，關(guān)斷開關(guān)管。這意味著，每個(gè)開關(guān)周期中，開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間由流過(guò)電感的峰值電流決定，而不是直接由輸出電壓決定。

電流模式控制的優(yōu)勢(shì)：

• 逐周期電流限制： 這是電流模式控制最顯著的優(yōu)勢(shì)之一。每個(gè)開關(guān)周期，只要檢測(cè)到的峰值電流超過(guò)設(shè)定的閾值，PWM輸出就會(huì)立即關(guān)斷。這提供了一種快速、有效的過(guò)流保護(hù)機(jī)制，防止開關(guān)管和磁性元件在過(guò)載或短路條件下?lián)p壞。

• 更快的瞬態(tài)響應(yīng)： 當(dāng)輸入電壓或負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，輸出電壓會(huì)立即發(fā)生變化。在電壓模式控制中，誤差放大器需要時(shí)間來(lái)響應(yīng)并調(diào)整PWM占空比。而在電流模式控制中，由于電感電流被直接控制，內(nèi)部電流環(huán)路能夠更快地響應(yīng)這些變化，從而提供更快的輸出電壓瞬態(tài)響應(yīng)。

• 消除輸出電感ESR對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響： 在電壓模式控制中，輸出電感的等效串聯(lián)電阻（ESR）會(huì)在傳輸函數(shù)中引入一個(gè)零點(diǎn)，這可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，尤其是在高頻下。在電流模式控制中，由于內(nèi)部電流環(huán)路的存在，系統(tǒng)對(duì)輸出電感的ESR不敏感，從而簡(jiǎn)化了環(huán)路補(bǔ)償。

• 更簡(jiǎn)單的環(huán)路補(bǔ)償： 由于內(nèi)部電流環(huán)路的作用，電源級(jí)的傳輸函數(shù)更接近一個(gè)一階系統(tǒng)，這使得外部電壓環(huán)路的補(bǔ)償設(shè)計(jì)變得更加簡(jiǎn)單。通常只需要一個(gè)簡(jiǎn)單的RC補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)就能實(shí)現(xiàn)良好的穩(wěn)定性。

• 固有的電流均流能力： 在多相電源中，如果采用電流模式控制，各個(gè)并聯(lián)相的電流能夠更容易地實(shí)現(xiàn)均流，因?yàn)槊總€(gè)相的電流都被獨(dú)立控制。

電流模式控制的局限性：

• 次諧波振蕩： 在占空比大于50%時(shí)，電流模式控制可能會(huì)出現(xiàn)次諧波振蕩（subharmonic oscillation），導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。這是因?yàn)樵谙乱粋€(gè)開關(guān)周期開始時(shí)，電感電流的斜率無(wú)法準(zhǔn)確地從前一個(gè)周期的終點(diǎn)開始。為了解決這個(gè)問題，通常需要加入斜坡補(bǔ)償（slope compensation），即在電流檢測(cè)信號(hào)中疊加一個(gè)斜坡電壓。UC2843內(nèi)部不包含斜坡補(bǔ)償電路，因此在需要高占空比的應(yīng)用中，外部通常需要增加斜坡補(bǔ)償。

• 對(duì)噪聲敏感： 電流檢測(cè)信號(hào)通常是小信號(hào)，容易受到噪聲的干擾，這可能會(huì)導(dǎo)致PWM波形的抖動(dòng)。因此，需要仔細(xì)布局PCB，并采取適當(dāng)?shù)臑V波措施。

3. UC2843內(nèi)部模塊詳解

UC2843的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精巧，各個(gè)模塊協(xié)同工作，確保其高性能運(yùn)行。

3.1 欠壓鎖定（UVLO）

UC2843的供電電壓（VCC）引腳有一個(gè)欠壓鎖定功能。當(dāng)VCC電壓低于UVLO閾值（通常在8.5V左右）時(shí)，控制器將處于關(guān)斷狀態(tài)，內(nèi)部電路被禁用，輸出驅(qū)動(dòng)器處于低電平。這可以防止在VCC電壓過(guò)低時(shí)，控制器工作異常或輸出驅(qū)動(dòng)不足，從而保護(hù)開關(guān)管。當(dāng)VCC電壓上升并超過(guò)UVLO閾值（通常在16V左右）時(shí)，控制器開始正常工作。UVLO通常具有遲滯，以防止VCC電壓在閾值附近抖動(dòng)時(shí)，控制器反復(fù)啟停。

3.2 振蕩器（Oscillator）

振蕩器是UC2843的心臟，它產(chǎn)生固定頻率的時(shí)鐘信號(hào)，用于同步PWM開關(guān)。振蕩器的頻率由外部電阻（Rt）和電容（Ct）決定。

• Rt（電阻）： 連接在Rt引腳和地之間。

• Ct（電容）： 連接在Ct引腳和地之間。

振蕩頻率的計(jì)算公式通常為：fosc=RtCt1

請(qǐng)注意，這是一個(gè)近似公式，具體的系數(shù)可能因芯片型號(hào)和制造商而略有不同，需要查閱數(shù)據(jù)手冊(cè)獲取精確公式。振蕩器內(nèi)部包含一個(gè)電流源，用于對(duì)Ct充電，以及一個(gè)比較器用于檢測(cè)Ct電壓達(dá)到預(yù)設(shè)峰值時(shí)進(jìn)行放電，從而產(chǎn)生周期性的鋸齒波。這個(gè)鋸齒波也是PWM比較器的時(shí)鐘源，并與誤差電壓或電流檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行比較。

3.3 參考電壓（Reference Voltage）

UC2843內(nèi)部集成了一個(gè)高精度的5V參考電壓源（VREF引腳）。這個(gè)參考電壓用于：

• 誤差放大器： 作為電壓反饋環(huán)路的基準(zhǔn)。

• 提供內(nèi)部偏置： 為芯片內(nèi)部其他模塊提供穩(wěn)定的工作電壓。

• 外部元件供電： 可以通過(guò)VREF引腳向外部的電位器或傳感元件提供少量電流。

VREF引腳通常需要并聯(lián)一個(gè)陶瓷電容到地，以提高其穩(wěn)定性，濾除高頻噪聲。這個(gè)參考電壓具有很低的溫度漂移和良好的負(fù)載調(diào)整率。

3.4 誤差放大器（Error Amplifier）

誤差放大器是一個(gè)高增益跨導(dǎo)放大器，用于比較反饋電壓與內(nèi)部參考電壓，并生成誤差電壓。

• 輸入： 誤差放大器有兩個(gè)輸入端：非反相輸入端（通常連接到內(nèi)部5V參考電壓）和反相輸入端（COMP引腳）。

• 輸出： 誤差放大器的輸出是COMP引腳。

在電壓模式控制中，輸出電壓通過(guò)分壓電阻反饋到反相輸入端。在電流模式控制中，誤差放大器的輸出COMP引腳連接到PWM比較器的非反相輸入端，用于設(shè)定峰值電流參考。

誤差放大器是控制環(huán)路的關(guān)鍵部分，其帶寬和增益特性直接影響到電源的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。通過(guò)在COMP引腳和地之間連接外部補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)（通常是RC網(wǎng)絡(luò)），可以對(duì)控制環(huán)路進(jìn)行補(bǔ)償，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和優(yōu)化瞬態(tài)響應(yīng)。

3.5 電流檢測(cè)比較器（Current Sense Comparator）

電流檢測(cè)比較器是電流模式控制的核心。

• 輸入： 比較器的一個(gè)輸入是CS（Current Sense）引腳，連接到電流檢測(cè)電阻（R_sense）的電壓信號(hào)。另一個(gè)輸入是來(lái)自誤差放大器的COMP引腳輸出。

• 輸出： 當(dāng)CS引腳的電壓超過(guò)COMP引腳設(shè)定的電壓時(shí)，電流檢測(cè)比較器輸出高電平，觸發(fā)PWM鎖存器復(fù)位，關(guān)斷輸出驅(qū)動(dòng)器。

CS引腳的電壓通常與主開關(guān)電流成正比。為了避免開關(guān)噪聲的影響，通常需要在CS引腳和地之間并聯(lián)一個(gè)小的RC濾波器。

3.6 PWM鎖存器與PWM比較器（PWM Latch and PWM Comparator）

PWM鎖存器是一個(gè)SR鎖存器，其Set輸入由振蕩器的時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)，Reset輸入由電流檢測(cè)比較器或PWM比較器（如果存在）的輸出驅(qū)動(dòng)。

• Set： 每個(gè)開關(guān)周期開始時(shí)，振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)會(huì)Set鎖存器，使PWM輸出驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)通，從而開啟開關(guān)管。

• Reset： 當(dāng)CS引腳的電壓（表示峰值電流）達(dá)到COMP引腳設(shè)定的閾值時(shí)，電流檢測(cè)比較器Reset鎖存器，使PWM輸出驅(qū)動(dòng)器關(guān)斷，從而關(guān)閉開關(guān)管。

UC2843系列控制器通常還包含一個(gè)PWM比較器，用于在某些情況下提供額外的保護(hù)。例如，它可以將來(lái)自振蕩器的斜坡波形與COMP引腳的電壓進(jìn)行比較，作為次諧波振蕩的附加保護(hù)或?qū)崿F(xiàn)更復(fù)雜的控制功能。

3.7 圖騰柱輸出級(jí)（Totem-Pole Output Stage）

UC2843的輸出級(jí)是一個(gè)高電流圖騰柱結(jié)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)外部功率MOSFET或BJT。

• 驅(qū)動(dòng)能力： 具有高灌電流和拉電流能力，能夠快速地對(duì)功率管的柵極充電和放電，從而減小開關(guān)損耗。

• 欠壓保護(hù)： 在UVLO期間，輸出級(jí)被強(qiáng)制保持在低電平，以防止功率管誤導(dǎo)通。

為了最大限度地發(fā)揮其驅(qū)動(dòng)能力并減少開關(guān)損耗，輸出引腳（OUT）到功率管柵極的走線應(yīng)該盡量短，并且需要適當(dāng)?shù)臇艠O電阻來(lái)控制開關(guān)速度和抑制振蕩。

4. UC2843應(yīng)用電路及其工作原理

UC2843最典型的應(yīng)用是反激式（Flyback）和正激式（Forward）開關(guān)電源。這里我們以反激式電源為例，介紹其工作原理。

4.1 反激式電源基本原理

反激式電源是一種儲(chǔ)能式開關(guān)電源，其基本原理是：

• 導(dǎo)通階段： 當(dāng)主開關(guān)管（通常是MOSFET）導(dǎo)通時(shí)，原邊繞組兩端電壓為輸入電壓，電流線性上升，磁芯被磁化，能量存儲(chǔ)在變壓器原邊繞組的電感中。此時(shí)副邊二極管反向偏置，輸出端由輸出電容供電。

• 關(guān)斷階段： 當(dāng)主開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，原邊繞組的電流被切斷，磁芯中的能量通過(guò)副邊繞組感應(yīng)出的電壓釋放，副邊二極管正向偏置，電流流向輸出電容和負(fù)載。

4.2 UC2843在反激式電源中的應(yīng)用

1. 啟動(dòng)： 當(dāng)輸入電壓加電后，VCC電容通過(guò)一個(gè)啟動(dòng)電阻從輸入電壓充電。當(dāng)VCC電壓達(dá)到UVLO上限閾值時(shí)，UC2843開始工作。

2. 振蕩器工作： 振蕩器產(chǎn)生固定頻率的鋸齒波。

3. 開關(guān)管導(dǎo)通： 每個(gè)周期開始時(shí)，振蕩器Set PWM鎖存器，UC2843的OUT引腳輸出高電平，驅(qū)動(dòng)主開關(guān)管導(dǎo)通。

4. 電流檢測(cè)： 流過(guò)主開關(guān)管的電流通過(guò)一個(gè)電流檢測(cè)電阻（R_sense）轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，送入CS引腳。

5. 誤差放大器： 輸出電壓通過(guò)分壓電阻反饋到誤差放大器的反相輸入端。誤差放大器將反饋電壓與內(nèi)部5V參考電壓進(jìn)行比較，其輸出（COMP引腳）電壓根據(jù)輸出電壓的偏差進(jìn)行調(diào)整。

6. PWM控制： CS引腳的電流檢測(cè)電壓與COMP引腳的誤差電壓進(jìn)行比較。當(dāng)CS電壓達(dá)到COMP電壓時(shí)，電流檢測(cè)比較器Reset PWM鎖存器，OUT引腳輸出低電平，關(guān)斷主開關(guān)管。

7. 能量釋放： 開關(guān)管關(guān)斷后，變壓器中存儲(chǔ)的能量傳遞到副邊，為負(fù)載供電并對(duì)輸出電容充電。

8. VCC供電： 當(dāng)電源正常工作后，通常會(huì)有一個(gè)輔助繞組為UC2843的VCC引腳提供穩(wěn)定的工作電壓，以降低啟動(dòng)電阻上的功耗。

9. 保護(hù)功能：

• 過(guò)流保護(hù)： 逐周期電流限制功能確保每個(gè)周期內(nèi)的峰值電流不會(huì)超過(guò)設(shè)定值，從而防止開關(guān)管和變壓器損壞。

• 欠壓鎖定： 保護(hù)UC2843在供電電壓不足時(shí)工作異常。

• 熱關(guān)斷： UC2843內(nèi)部通常包含熱關(guān)斷保護(hù)，當(dāng)芯片溫度過(guò)高時(shí)，會(huì)關(guān)閉輸出，以防止芯片損壞。

5. 外圍元件的選擇與設(shè)計(jì)

UC2843的性能和穩(wěn)定性很大程度上取決于外部元件的正確選擇和設(shè)計(jì)。

5.1 振蕩器部分（Rt和Ct）

• Rt： 選擇一個(gè)高質(zhì)量的金屬膜電阻，以確保頻率穩(wěn)定性。通常值在幾千歐到幾十千歐之間。

• Ct： 選擇一個(gè)低ESR、低ESL的陶瓷電容，以確保振蕩波形的平滑和準(zhǔn)確。通常值在幾百皮法到幾納法之間。

• 頻率設(shè)定： 根據(jù)電源的拓?fù)洹⑿室蠛痛判栽脑O(shè)計(jì)來(lái)選擇開關(guān)頻率。較高的頻率可以減小磁性元件的體積，但會(huì)增加開關(guān)損耗；較低的頻率則相反。

5.2 VCC旁路電容

在VCC引腳和地之間放置一個(gè)0.1μF到1μF的陶瓷電容，以及一個(gè)10μF到47μF的電解電容。陶瓷電容用于濾除高頻噪聲，電解電容用于提供穩(wěn)定的直流供電和在啟動(dòng)時(shí)提供足夠的電荷。

5.3 VREF旁路電容

在VREF引腳和地之間放置一個(gè)0.1μF的陶瓷電容，以提高參考電壓的穩(wěn)定性。

5.4 電流檢測(cè)電阻（R_sense）

• 阻值選擇： 根據(jù)所需的最大峰值電流和CS引腳的內(nèi)部閾值（通常為1V）來(lái)選擇R_sense的阻值。Rsense=VCS(max)/Ipeak(max)。選擇阻值時(shí)，還需要考慮在最大電流下R_sense的功耗和發(fā)熱。

• 類型： 通常選擇低電感、無(wú)感或四端子電流檢測(cè)電阻，以減小寄生電感對(duì)電流檢測(cè)信號(hào)的影響。

• 布局： R_sense應(yīng)該盡可能靠近主開關(guān)管和UC2843的CS引腳，以減小噪聲干擾。

5.5 CS引腳RC濾波器

在CS引腳和地之間放置一個(gè)RC濾波器，通常是幾十到幾百歐姆的電阻串聯(lián)一個(gè)幾百皮法到幾納法的電容。這個(gè)濾波器用于衰減主開關(guān)管開關(guān)瞬間產(chǎn)生的尖峰噪聲，防止其誤觸發(fā)電流檢測(cè)比較器。

5.6 誤差放大器補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)

• 類型： 通常是Type II或Type III補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于UC2843，由于其內(nèi)部電流環(huán)路，Type II補(bǔ)償（一個(gè)串聯(lián)RC網(wǎng)絡(luò)）通常就足夠了，甚至一個(gè)簡(jiǎn)單的RC低通濾波器也可以。

• 目的： 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的目的是調(diào)整控制環(huán)路的開環(huán)增益和相位裕度，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并優(yōu)化瞬態(tài)響應(yīng)。

• 設(shè)計(jì)： 需要進(jìn)行伯德圖分析來(lái)設(shè)計(jì)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，確保在穿越頻率處有足夠的相位裕度（通常大于45度）。

5.7 柵極驅(qū)動(dòng)電阻（Rg）

在UC2843的OUT引腳和功率MOSFET的柵極之間串聯(lián)一個(gè)柵極電阻（Rg）。

• 作用： Rg的主要作用是限制MOSFET柵極的充放電電流，從而控制開關(guān)速度，減少開關(guān)噪聲和振鈴。同時(shí)，它也能衰減UC2843輸出級(jí)和MOSFET柵極電容之間可能形成的諧振。

• 選擇： Rg的選擇需要權(quán)衡開關(guān)損耗和EMI。較大的Rg會(huì)減慢開關(guān)速度，增加開關(guān)損耗，但會(huì)降低EMI；較小的Rg則相反。

5.8 啟動(dòng)電阻

在啟動(dòng)階段，通常通過(guò)一個(gè)高阻值的電阻從輸入母線為VCC電容充電。一旦電源正常工作，輔助繞組會(huì)接管UC2843的供電。啟動(dòng)電阻的選擇需要確保在最低輸入電壓下也能提供足夠的啟動(dòng)電流，并在最高輸入電壓下限制功耗。

6. UC2843的保護(hù)功能

UC2843內(nèi)置了多種保護(hù)功能，進(jìn)一步提高了電源的可靠性。

6.1 逐周期電流限制

這是電流模式控制固有的特性。每個(gè)開關(guān)周期，一旦檢測(cè)到的峰值電流超過(guò)由COMP引腳電壓設(shè)定的閾值，PWM輸出立即關(guān)斷。這有效地防止了過(guò)載、短路或輸入電壓瞬變引起的過(guò)大電流損壞開關(guān)管和磁性元件。

6.2 欠壓鎖定（UVLO）

如前所述，UVLO功能確保UC2843只在供電電壓VCC達(dá)到安全工作范圍時(shí)才啟動(dòng)，并在VCC過(guò)低時(shí)強(qiáng)制關(guān)斷，防止其工作不穩(wěn)定。

6.3 最大占空比限制

UC2843內(nèi)部振蕩器通常會(huì)限制最大占空比，通常在95%左右，以確保在每個(gè)周期內(nèi)有足夠的死區(qū)時(shí)間來(lái)防止直通（在某些拓?fù)渲校┗蛟试S磁性元件復(fù)位。這也有助于防止磁飽和。

6.4 熱關(guān)斷（Thermal Shutdown）

UC2843內(nèi)部集成了熱關(guān)斷保護(hù)電路。當(dāng)芯片內(nèi)部溫度超過(guò)預(yù)設(shè)閾值（通常在150°C左右）時(shí)，控制器會(huì)自動(dòng)停止工作，關(guān)斷PWM輸出，以防止芯片因過(guò)熱而損壞。當(dāng)溫度下降到安全范圍后，控制器會(huì)自動(dòng)恢復(fù)工作，通常會(huì)有一定的遲滯。

7. UC2843與其他UCx84x系列的區(qū)別

UC2843是UCx84x系列中的一員，這個(gè)系列還包括UCx842、UCx844和UCx845。它們之間的主要區(qū)別在于：

• UVLO閾值：

• UC2842和UC2844：具有較高的啟動(dòng)電壓閾值（例如，啟動(dòng)電壓16V，關(guān)斷電壓10V）。適用于寬輸入電壓范圍，特別是離線AC-DC應(yīng)用，因?yàn)樗鼈兛梢愿菀椎貜母邏狠斎雴?dòng)。

• UC2843和UC2845：具有較低的啟動(dòng)電壓閾值（例如，啟動(dòng)電壓8.5V，關(guān)斷電壓7.9V）。更適用于DC-DC轉(zhuǎn)換器或那些VCC供電電壓較低的應(yīng)用。

• 最大占空比：

• UC2842和UC2843：最大占空比通常在95%左右。

• UC2844和UC2845：最大占空比通常在48%左右。這使得UC2844/45更適合需要嚴(yán)格限制占空比的應(yīng)用，例如正激式轉(zhuǎn)換器，因?yàn)樗鼈兺ǔＰ枰〉淖畲笳伎毡葋?lái)確保磁復(fù)位。

這些差異使得設(shè)計(jì)者可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇最合適的控制器。例如，對(duì)于需要高占空比的反激式電源，UC2843是一個(gè)常見的選擇。對(duì)于要求最大占空比小于50%的正激式電源，UC2844/45可能是更好的選擇。

8. UC2843設(shè)計(jì)考量與調(diào)試技巧

8.1 PCB布局

• 短電流環(huán)路： 盡量縮短大電流環(huán)路，例如輸入電容、主開關(guān)管、變壓器原邊和電流檢測(cè)電阻之間的走線。

• 信號(hào)地和功率地分離： 盡量將小信號(hào)地（例如VREF、COMP、CS引腳的接地）與大電流功率地分離，并在一點(diǎn)匯合，以避免大電流在信號(hào)地上產(chǎn)生壓降，引入噪聲。

• 敏感信號(hào)走線： CS引腳、COMP引腳和振蕩器相關(guān)引腳的走線應(yīng)盡量短，遠(yuǎn)離噪聲源，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠帘巍?/span>

• VCC和VREF旁路電容： 旁路電容應(yīng)盡可能靠近UC2843的引腳放置。

• 柵極驅(qū)動(dòng)走線： OUT引腳到MOSFET柵極的走線應(yīng)盡量短而粗，以減小寄生電感。

8.2 環(huán)路補(bǔ)償調(diào)試

• 增益裕度與相位裕度： 目標(biāo)是確保在開環(huán)增益為0dB（穿越頻率）時(shí)，相位裕度至少為45度（最好60度或更多），增益裕度至少為10dB。

• 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)測(cè)試： 通過(guò)突然加載和卸載負(fù)載來(lái)測(cè)試輸出電壓的瞬態(tài)響應(yīng)。觀察輸出電壓的過(guò)沖和下沖，以及恢復(fù)時(shí)間。根據(jù)需要調(diào)整補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。

• 仿真工具： 使用SPICE等仿真工具可以大大簡(jiǎn)化環(huán)路補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)和調(diào)試過(guò)程。

8.3 噪聲抑制

• RC濾波器： 在CS引腳添加RC濾波器。

• 磁珠和電容： 在關(guān)鍵的電源和信號(hào)線上添加磁珠和旁路電容來(lái)抑制高頻噪聲。

• 地線布局： 良好的地線布局是抑制噪聲的關(guān)鍵。

8.4 熱管理

UC2843在驅(qū)動(dòng)大功率MOSFET時(shí)，其輸出級(jí)會(huì)產(chǎn)生一定的功耗。雖然其功耗通常不高，但在高環(huán)境溫度或高開關(guān)頻率下，仍需考慮其散熱問題。確保芯片在工作范圍內(nèi)，必要時(shí)可以增加散熱銅箔。

9. 總結(jié)

UC2843電流型PWM控制器以其卓越的性能、強(qiáng)大的保護(hù)功能和易用性，在開關(guān)電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)著重要的地位。理解其內(nèi)部模塊的工作原理、電流模式控制的優(yōu)勢(shì)與局限性、以及正確的外圍元件選擇和PCB布局是成功設(shè)計(jì)高性能開關(guān)電源的關(guān)鍵。盡管它是一款相對(duì)成熟的IC，但其經(jīng)典的設(shè)計(jì)和可靠性使其至今仍被廣泛應(yīng)用于各種電源產(chǎn)品中。通過(guò)深入理解其工作機(jī)制，工程師可以充分發(fā)揮UC2843的潛力，設(shè)計(jì)出高效、穩(wěn)定且可靠的電源解決方案。