電流型PWM控制芯片UC3844的基本原理

　　UC3844是美國Unitrode公司（已被TI公司收購）生產(chǎn)的高性能電流型脈寬調(diào)制器（PWM）控制器。早期的PWM控制器是電壓控制型的，常用的電壓型PWM控制器有TL494、TL495、SG3524、SG3525等。電壓型PWM是指控制器按反饋電壓來調(diào)節(jié)輸出脈寬，電流型PWM是指控制器按反饋電流來調(diào)節(jié)輸出脈寬。

　　電流型PWM是在脈寬比較器的輸入端，直接用流過輸出電感線圈電流的信號與誤差放大器輸出信號進(jìn)行比較，從而調(diào)節(jié)占空比，使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)、電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無論開關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，是目前比較理想的新型PWM控制器。

　　電流型PWM

　　電流型PWM正是針對電壓PWM型的缺點(diǎn)發(fā)展起來的。它在原有的電壓環(huán)上增加了電流反饋環(huán)節(jié)，構(gòu)成電壓電流雙閉環(huán)控制。內(nèi)環(huán)為電流控制環(huán)，外環(huán)為電壓控制環(huán)。無論電流的變化，還是電壓的變化，都會使PWM輸出脈沖占空比發(fā)生變化。這種控制方式可改善系統(tǒng)的電壓調(diào)整率，提高系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)速度，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。

　　電流型PWM控制的優(yōu)點(diǎn) 如下：

　　a） 電壓調(diào)整率好。輸入電壓的變化立即引起電感電流的變化，電感電流的變化立即反映到電流控制回路而被抑制。不像電壓控制要經(jīng)過輸出電壓反饋到誤差放大器，然后再調(diào)節(jié)的復(fù)雜過程，所以響應(yīng)快。如果輸入電壓的變化是持續(xù)的，電壓反饋環(huán)也起作用，因而可以達(dá)到較高的線形調(diào)整率。

　　b） 負(fù)載調(diào)整率好。由于電壓誤差放大器可專門用于控制占空比，以適應(yīng)負(fù)載變化造成的輸出電壓的變化，因而可大大改善負(fù)載調(diào)整率。

　　c） 系統(tǒng)穩(wěn)定性好。從控制理論的角度講，電壓控制單閉環(huán)系統(tǒng)是一個(gè)無條件的二階穩(wěn)定系統(tǒng)。而電流控制雙閉環(huán)系統(tǒng)是一個(gè)無條件的一階穩(wěn)定系統(tǒng)，系統(tǒng)穩(wěn)定性好。

　　電流型PWM控制芯片UC3844的基本原理

　　UC3844是電流型單端輸出式PWM，其最大占空比為50%，啟動(dòng)電壓16V ，具有過壓保護(hù)和欠壓鎖定功能。當(dāng)工作電壓大于34V時(shí)，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓，使內(nèi)部電路在小于34V電壓下可靠工作;當(dāng)輸入電壓低于10V時(shí)，芯片被鎖定，控制器停止工作。其內(nèi)部框圖和引腳圖如圖3所示。

　　圖3 UC3844 內(nèi)部框圖及引腳圖

　　在圖3中，反饋電壓和2.5V基準(zhǔn)電壓之差，經(jīng)誤差放大器E/A放大后作為門限電壓，與反饋電流經(jīng)采樣后的電壓，一起送到電流感應(yīng)比較器。當(dāng)電流取樣電壓超過門限電壓后，比較器輸出高電平觸發(fā)RS 觸發(fā)器，然后經(jīng)或非門輸出低電平，關(guān)斷功率管，并保持這種狀態(tài)直至振蕩器輸出脈沖到觸發(fā)器和或非門為止。這段時(shí)間的長短由振蕩器輸出脈沖寬度決定。PWM信號的上升沿由振蕩器決定，下降沿由功率開關(guān)管電流和輸出電壓共同決定。反轉(zhuǎn)觸發(fā)器限制PWM 的占空比調(diào)節(jié)范圍在0～50%之內(nèi).UC3844的振蕩工作頻率由引腳4與引腳8之間所接定時(shí)電阻RT、引腳4與地之間所接定時(shí)電容CT設(shè)定。計(jì)算公式為：f=1/T=RTCT/0.55=1.72RTCT。

　　引腳2是電壓反饋端，將取樣電壓加至E/A誤差放大器的反相輸入端，與同向輸入端的2.5V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差電壓。利用內(nèi)部E/A誤差放大器可以構(gòu)成電壓環(huán)。引腳3是電流反饋端，電流取樣電壓由引腳3輸入到電流比較器。當(dāng)引腳3 電壓大于1V時(shí)，輸出關(guān)閉。利用引腳3和電流比較器可以構(gòu)成電流環(huán)。引腳1是補(bǔ)償端，外接阻容元件以補(bǔ)償誤差放大器的頻率特性。引腳8為5V基準(zhǔn)電壓，帶載能力50 mA。引腳6為推挽輸出端，有拉、灌電流的能力。引腳5為公共端。引腳7為集成塊工作電源端，電壓范圍為8V～40V。

　　UC3844的輸出級為圖騰柱式電路，與SG3525的一端完全相同。輸出平均電流值為±200mA ，最大峰值電流±1A ，可直接驅(qū)動(dòng)功率管。由于峰值電流自限，可以不要串入限流電阻。對于電流型控制芯片UC3844，使輸出驅(qū)動(dòng)信號關(guān)斷的方法有兩種：一種是將引腳1電壓降至1V以下，另一種是將引腳3電壓升至1V以上。這兩種方法都是使電流比較器輸出高電平，PWM鎖存器復(fù)位， 關(guān)閉輸出端，直至下一個(gè)時(shí)鐘將PWM鎖存器置位為止。根據(jù)這一原理，可以控制引腳1 、3電壓的變化， 實(shí)現(xiàn)各種必要的保護(hù)。