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這個(gè)是自己在學(xué)習(xí)過程中，邊學(xué)邊畫的UC3842的SCH庫元件，里面有兩種封裝，8腳和14腳，設(shè)計(jì)原理圖時(shí)可以一目了然，避免錯(cuò)誤。希望能給新入門的師弟師妹們一些幫助和啟示。
對(duì)3842的理解和注意事項(xiàng)，自己標(biāo)在了元件內(nèi)，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或有什么新的信息，可以隨時(shí)在庫元件中修改。
有些朋友可能說這樣沒有必要，我不這樣想，這樣做能讓自己更深入地理解3842或其它新接觸的芯片。
UC3842大家用了很多年了，有很多經(jīng)驗(yàn)，我實(shí)際是剛剛接觸，因工作需要做過幾種電源，都屬于自己用的，功率不大，如TOP2XX和MC34063。我不是做電源行業(yè)的，但我很喜歡這個(gè)論壇，也很喜歡大家技術(shù)討論的氛圍。電源技術(shù)方面我是小學(xué)生，還望大家多指教！我屬于行外人，想法有時(shí)候可能和各位有所不同，如果我的異類想法能給大家?guī)硪唤z啟示，我將很高興。
現(xiàn)在正在做一個(gè)幾百瓦的電磁機(jī)械的線圈驅(qū)動(dòng)，其實(shí)就是一個(gè)電感，原理和開關(guān)電源很相近，也需要考慮CCM、BCM、DCM等工作模式，也是PWM驅(qū)動(dòng)，負(fù)載電流也是三角波。
1、電感范圍大致是10mH到100mH，要求驅(qū)動(dòng)頻率手動(dòng)可變，目的是利用振動(dòng)來減小靜態(tài)摩擦，因?yàn)槭?a target="_blank">機(jī)械裝置，我準(zhǔn)備把頻率調(diào)整范圍定在30~300Hz。
2、電流寬范圍可調(diào)和顯示，0~30A平均電流，屬于恒流驅(qū)動(dòng)吧。
3、現(xiàn)場有18VDC的電源，功率夠。
準(zhǔn)備用UC3842，我需要的東西它幾乎都有，只是剛接觸，需要更深入地理解和掌握才行。
經(jīng)過一周的努力，感覺用3842沒有問題，而且比原來預(yù)想的分立器件方案要簡單，性能要好許多。只是在理解3842方面用的時(shí)間有點(diǎn)多。
最早想到用34063，因?yàn)樗亲约罕容^熟悉的器件。同時(shí)考慮它有周期內(nèi)檢測(cè)峰值電流的功能，于是考慮是否可以用該芯片做波形產(chǎn)生器和控制器。
可以利用的資源：
1、電源電壓范圍；
2、輸出驅(qū)動(dòng)管1.5A；
3、周期內(nèi)峰值電流檢測(cè) — 0.3V固定閾值到達(dá)后結(jié)束ton的控制方式；
4、電壓檢測(cè)閉鎖PWM — 可以用做平均電流反饋控制。
但34063用在這個(gè)電路有以下問題：
1、對(duì)Ct的充放電是恒流源，電流分別約是31uA和190uA(不同廠家略有不同)，閾值電壓范圍是0.75~1.25V=0.5V。廠家資料上圖表中的最大電容是0.1uF，計(jì)算得出最大ton=1.6mS，toff=0.3mS，D=0.84，f=520Hz >>30Hz，不能滿足最低頻需求。
2、如果需要調(diào)整頻率，從常規(guī)用法上看，這需要改變Ct，而根本就沒有這么大的可變電容。
1、2問題的解決方案：考慮Ct內(nèi)部是恒流源，可以直接將外部時(shí)基信號(hào)接到該管腳，低頻率和頻率可調(diào)整的問題都可以解決。
3、34063不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)周期的工作。它時(shí)用一種時(shí)斷時(shí)續(xù)的方式進(jìn)行控制。
對(duì)34063的特點(diǎn)的體會(huì)：
1)占空比固定D=0.86，由單元件CT產(chǎn)生(因?yàn)槌浞烹姸加脙?nèi)部恒流源，所以沒有RT)
2)電壓反饋不是調(diào)整占空比，而是取樣、放大、最后與閾值2.5V比較、閉鎖PWM輸出
3)峰值電流Ipk限制，逐周期監(jiān)控，當(dāng)輸出管電流超過閾值電壓0.3V時(shí)，提前關(guān)閉ton
雖然也改變占空比，但這只是保護(hù)輸出管，并非是通過可變占空比進(jìn)行控制
34063是否可以實(shí)現(xiàn)占空比調(diào)整控制？
占空比控制通過三角波和閾值電壓比較實(shí)現(xiàn)，不論三角波是來自RC電壓還是電感L的電流，通常三角波的斜率是確定的，其電壓高低對(duì)應(yīng)時(shí)間，閾值電壓可以看作是三角波的限制，限制越強(qiáng)，三角波的峰值電壓就越低，對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通時(shí)間就越短，占空比就越小。
34063的Ipk可以逐周期輸入開關(guān)管電流的三角波，但與之比較的閾值電壓0.3V外部無引腳，不能改變，也就無法簡單地實(shí)現(xiàn)可變占空比控制了！
有一種方法可以實(shí)現(xiàn)可變占空比控制
增加誤差放大器，增加電流取樣比較器，類似3842一樣，輸出高于或低于Vcc-0.3V的開關(guān)信號(hào)給34063的P7腳Ipk，用于關(guān)斷ton，實(shí)現(xiàn)占空比控制。
方案是可行的，不過回頭想想，這是在做什么？造3842！有必要嗎？沒有
因此34063不能用在該設(shè)計(jì)中，但對(duì)其工作原理的分析和設(shè)計(jì)思想的學(xué)習(xí)，給自己帶來啟示，也因此迫使自己將注意力集中到了3842，并盡力深入去領(lǐng)悟。
3842中的誤差放大器輸出形式是否是OC形式，我剛接觸也不敢肯定。一般的運(yùn)放輸出都有上拉和下拉兩個(gè)輸出管，而在這個(gè)放大器輸出端連接了一個(gè)恒流源，如果輸出有上拉管，那么恒流源就不能起到應(yīng)有作用，如圖2。
另外在一份資料中看到這個(gè)圖3，所以猜測(cè)它的輸出是集電極開路(OC)形式。?
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這里說的灌電流和拉電流，沒有找到測(cè)試電路，因?yàn)檫@個(gè)放大器的輸出節(jié)點(diǎn)位置在內(nèi)部連接到放大器外部的電路，如恒流源、后級(jí)二極管等，那么datasheet中的這兩個(gè)電流，是只有生產(chǎn)廠才能測(cè)量的獨(dú)立放大器輸出節(jié)點(diǎn)的電流，而不是3842的管腳P1-COM。
灌電流是從外部往放大器里流入的電流，這樣理解對(duì)吧，這里的2~12mA是說放大器本身的能力，如果P1腳不外接任何電路，放大器沒有條件實(shí)現(xiàn)這么大的電流，因?yàn)槟芴峁┻@個(gè)方向電流的是1.0mA的電流源。但是如果P1管腳外接上拉電阻，那么這個(gè)電流值在設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮了。
上面說的灌電流，不影響猜斷輸出是不是OC，關(guān)鍵是那個(gè)拉電流。
拉電流還應(yīng)該理解為，從獨(dú)立放大器輸出節(jié)點(diǎn)向外流出的電流，這個(gè)電流可以流向后級(jí)電路，也可以通過管腳P1流出到芯片外部。如果這么理解是正確的話，當(dāng)發(fā)達(dá)其輸出電壓Vo=5V時(shí)，它還有向外部流出的電流(顯然1mA的量級(jí)不是漏電流)，就應(yīng)該判斷在獨(dú)立放大器內(nèi)部輸出節(jié)點(diǎn)與正電源之間是有電阻或輸出驅(qū)動(dòng)管的，那么就應(yīng)該判斷這個(gè)E.A輸出不是OC。
我遍歷一下手里的資料，沒有找到明確說是OC的依據(jù)。但是，如果輸出不是OC，那么輸出節(jié)點(diǎn)上接的1.0mA恒流源又是做什么用的呢？
我很關(guān)注這個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)的芯片內(nèi)部電路，是因?yàn)槲乙谕獠看罱ㄒ粋€(gè)誤差放大器E.A，要從這個(gè)節(jié)點(diǎn)接入，可能有些情況做電源設(shè)計(jì)也可能需要，希望大家理解，也希望各位幫我分析判斷一下。如果有3842生產(chǎn)廠家的工程師在這里說一句話，就不用這樣亂猜了。
我簡單整理一下設(shè)計(jì)的要求：
1、輸入電源：18VDC
2、感性負(fù)載：螺線管，電感變化范圍10~100mH
3、驅(qū)動(dòng)電流：PWM形式，PI控制，平均直流0~30A連續(xù)可調(diào)
4、電流換向：無要求，單向直流
5、振動(dòng)功能：即驅(qū)動(dòng)電流的交流成分
(1)、其峰峰值占最大電流10~100%連續(xù)可調(diào)
(2)、振動(dòng)頻率10~200Hz連續(xù)可調(diào)
(3)、振動(dòng)電流波形要求三角或正弦波形
6、保護(hù)檢測(cè)：
(1)、電感匝間短路，即短路報(bào)警
(2)、電感對(duì)地短路，即漏電報(bào)警，閾值50mA
(3)、驅(qū)動(dòng)過程中電感量的檢測(cè)和示值，精度不高，<15%即可
(4)、功率開關(guān)管逐周期限制峰流Ipk
(5)、功率開關(guān)管過熱保護(hù)及報(bào)警
(6)、感性負(fù)載誤操作過流保護(hù)，要安全限流設(shè)定調(diào)節(jié)旋鈕
7、其它要求：想起來再說吧。
關(guān)于電流取樣
要想實(shí)現(xiàn)輸出電流0~30A連續(xù)可調(diào)，需要對(duì)電感負(fù)載的平均電流進(jìn)行取樣和處理，取樣點(diǎn)不能在開關(guān)管下面，因?yàn)橥ǔy(cè)量的Ipk不包括負(fù)載續(xù)流時(shí)段的電流。我在負(fù)載近端接入取樣電阻，并且在靠近電源一側(cè)，這樣交流擺動(dòng)電壓就比較小，信號(hào)處理起來麻煩少。
取樣后，將很小的電壓進(jìn)行放大，輸出一個(gè)對(duì)地的電壓，滿量程30A對(duì)應(yīng)5V，并在后級(jí)進(jìn)行二階濾波，這樣所得到的代表負(fù)載平均電流的電壓If，就相當(dāng)于我們平時(shí)電壓反饋控制的反饋電壓Vf，那么后級(jí)的控制電路就和普通電源幾乎是相同的了，如圖4所示。
關(guān)于電壓反饋及3842誤差放大器的接線
因?yàn)橐玫?842，就想多了解它?？戳艘恍┵Y料，認(rèn)為這個(gè)放大器除了輸出方式是OC(如果確認(rèn)的話)，和普通運(yùn)算放大器一樣，用法也一樣。在芯片內(nèi)電路中已經(jīng)接了一部分“外圍”電路，包括正端輸入連接到內(nèi)部的2.5V、輸出端1.0mA恒流源以及后級(jí)電流檢測(cè)比較器。
其中2.5V對(duì)于3842內(nèi)電路來說，可以看作是虛擬地或稱它為參考地，誤差放大器以它為參考，輸入等于2.5V，就相當(dāng)于輸入為“0V”，輸出也為“0V”，但這個(gè)“0V”對(duì)整個(gè)電路的地來測(cè)量的話其實(shí)是2.5V。
這個(gè)放大器接成了反相放大器，負(fù)端輸入P2-VFB與輸出P1-COMP兩個(gè)管腳，就象以2.5V為中間支點(diǎn)的蹺蹺板，輸入高于2.5V，輸出就低于2.5V；而輸入低于2.5V，輸出就高于2.5V。想像的蹺蹺板兩端的臂長不相等，輸出那一側(cè)較長，當(dāng)輸入偏離2.5V一點(diǎn)點(diǎn)，輸出可能就偏離很多，這就是放大的作用，兩個(gè)臂長的比例就是放大倍數(shù)，在這個(gè)實(shí)際電路中放大倍數(shù)就是兩個(gè)電阻的比例，一個(gè)是接于P1-P2兩個(gè)管腳之間的反饋電阻，另一個(gè)是接于負(fù)端輸入管腳P1到前及電壓源的輸入電阻。呵呵，用白話做了一下小結(jié)，以后自己再看到的時(shí)候一定感覺很有意思。
UC3842誤差放大器E.A常用接線圖
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關(guān)于UC3842電壓反饋取樣和電流反饋取樣
對(duì)于誤差放大器來說，電壓反饋和電流反饋也沒有多大區(qū)別，電流取樣處理以后也是電壓信號(hào)，只是這個(gè)電壓與目標(biāo)參數(shù)的平均電流有著線性關(guān)系。
參照電壓反饋的基本電路，將0~5V代表0~30A的電流反饋信號(hào)接入誤差放大器，電路如圖6。
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該電路是固定輸出模式，無法實(shí)現(xiàn)輸出連續(xù)可調(diào)。
關(guān)于UC3842輸出連續(xù)可調(diào)的反饋電路
如何用UC8342實(shí)現(xiàn)從0(V或A)開始的輸出連續(xù)可調(diào)。
電壓反饋和電流反饋是一樣的道理。用大家熟悉的電壓取樣反饋說話，一般情況，輸出電壓Vout經(jīng)過分壓產(chǎn)生一個(gè)反饋電壓Vf，分壓系數(shù)是kvf，然后用Vf與一個(gè)基準(zhǔn)參考電壓進(jìn)行比較和放大，產(chǎn)生誤差信號(hào)電壓，用它來修正和控制占空比。
沒有光耦的電路，基準(zhǔn)電壓就是E.A正端輸入的2.5V，放大器就是E.A；有光耦的電路，基準(zhǔn)電壓是光耦發(fā)光管下面的TL431的內(nèi)參電壓，擔(dān)任放大器工作的是TL431。
分析以后知道，正常反饋控制的狀態(tài)下，輸出電壓和基準(zhǔn)參考電壓呈線性關(guān)系，即Vout＝Vf?/ kvf，如果改變基準(zhǔn)參考電壓，輸出電壓就會(huì)改變，如果基準(zhǔn)電壓可調(diào)整范圍是從0開始，那么輸出電壓也將會(huì)從0開始可調(diào)整。(這里僅考慮控制電路部分)
回過頭來看3842，沒有光耦的電路，要實(shí)現(xiàn)輸出連續(xù)可調(diào)，只要按圖7電路，斷掉誤差放大器正端輸入與內(nèi)部2.5V之間的連線，在外部接一個(gè)電位器，參考電壓就可以從0起調(diào)了。道理簡單，我們卻無法實(shí)現(xiàn)。
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用改變基準(zhǔn)參考電壓的方式實(shí)現(xiàn)輸出連續(xù)可調(diào)，這是一種方法，朋友們可能還有其它的方法，不妨說出來讓大家學(xué)習(xí)一下。
UC3842片外誤差放大器
3842的基準(zhǔn)參考電壓放到芯片里了，只有忍痛割愛，放棄這個(gè)片內(nèi)E.A，再搭一個(gè)和這個(gè)相同的片外E.A，電路如圖8所示。
運(yùn)放后面加了一個(gè)三極管，造一個(gè)集電極開路，因?yàn)檫@個(gè)三極管相當(dāng)于一個(gè)反相器，所以運(yùn)放的正負(fù)輸入端換了個(gè)位置。
基準(zhǔn)參考電壓來自3842的P8-Vref，經(jīng)電位器調(diào)節(jié)改變，調(diào)節(jié)范圍是0~2.5V，這樣受控的輸出電壓或電流就可以連續(xù)調(diào)節(jié)了。圖中的參數(shù)是我這個(gè)電路的，PWM選擇2KHz，這里的C1R5時(shí)間參數(shù)是330Hz，不知道合適不？
基于電流斜坡法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)載電感(方案征求意見)
在第14貼的設(shè)計(jì)要求6-(3)中，要在驅(qū)動(dòng)電感負(fù)載的同時(shí)，實(shí)時(shí)測(cè)量和顯示負(fù)載的電感值。這個(gè)要求不是用戶提的，是自己“找事”，電感監(jiān)測(cè)可以幫助操作者了解設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況以防患于未然。如果能做到，匝間短路報(bào)警及保護(hù)也就實(shí)現(xiàn)了。
突發(fā)其想，我把考慮的想法給大家說一說，能否實(shí)現(xiàn)，可能還要看試驗(yàn)，但如果從原理上都過不去，希望各位老師及時(shí)提醒，以便我及時(shí)收手，以免耽誤時(shí)間。
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我所想到的在線測(cè)量電感的原理是這樣的：
電感的定義來自一種現(xiàn)象，當(dāng)流過電感的電流發(fā)生變化時(shí)，電感的兩端就出現(xiàn)電壓，這個(gè)電壓和電流的變化速率成正比，正比系數(shù)就被定義成了電感，如圖中的公式。
在本電路中，開關(guān)管開通的時(shí)間里，電感兩端電壓是電源電壓U，串聯(lián)流經(jīng)電感、開關(guān)管、電流檢測(cè)電阻Rs的電流IR一直在上升，上升的快慢與電源電壓U和電感L有關(guān)，圖中上坡斜線的坡度k(斜率)是U和L的比值。從這個(gè)關(guān)系上看，電源電壓越高，坡度越大；而電感越大，斜線的坡度就越小。換個(gè)角度看，電感L的數(shù)值為U/k，電感與坡度成反比，比例系數(shù)是電源電壓，在一個(gè)具體電路中可以看成是常量。
關(guān)系有了，其實(shí)坡度的信息也已經(jīng)有了。電流IR已經(jīng)通過Rs及放大器處理得到了，就是給到3842芯片P3-Isen的信號(hào)，最大幅值是1.0V。那么下面的問題是，如何把混在取樣電流信號(hào)里的坡度提取出來，如何換算成電感的數(shù)值。
另一個(gè)問題，這個(gè)坡度信息并非一直在電流IR(即Isen)中，只有在開關(guān)管打開的ton時(shí)段內(nèi)才有效，就是說信息不連續(xù)。如果用單片機(jī)的話，可以先采樣后用程序分析計(jì)算，可能比較簡單，可自己不懂單片機(jī)，還想用最簡單的硬件手段來實(shí)現(xiàn)。
想到以前做過的同步整流電路，這里可以借鑒。大致的想法是這樣的：
1、將取樣電壓Isen濾波，盡量去除和壓制尖峰和振鈴；
2、同步信號(hào)Vsyn取自3842的P6-OUT管腳，對(duì)上升沿進(jìn)行適當(dāng)?shù)难舆t，使后面取樣躲開開關(guān)管剛剛打開時(shí)的不穩(wěn)定和雜散信號(hào)；
3、對(duì)Isen進(jìn)行微分；
4、用同步信號(hào)Vsyn控制模擬開關(guān)的通斷，ton時(shí)開，toff時(shí)斷。模擬開關(guān)前面的信號(hào)來自微分器的輸出，后面加取樣RC，時(shí)間參數(shù)設(shè)置成遠(yuǎn)低于開關(guān)頻率fpwm；
5、對(duì)得到的斜度k的電壓進(jìn)行低通濾波和放大。
這樣得到的是Isen在ton時(shí)段內(nèi)的電流上升速率，電感和它成反比，如果用指針式電感表顯示，就象指針表顯示電阻一樣，那么工作到此就結(jié)束了。
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論