峰值電流控制型芯片UC3842的內(nèi)部工作原理

之前講到了分立元件搭建驅(qū)動電路，主要便于我們對芯片內(nèi)部的了解，但是在實際應用中，更多的是使用集成芯片。

在高頻開關(guān)電源中，常見的控制方式有電壓控制，電流控制（電流控制又分為峰值電流控制和平均電流控制），移相控制。電壓控制方式相對簡單，容易理解，常見的電壓控制芯片以TL494、SG3524等為代表，相對電流控制方式來說電路簡單，但響應速度慢；而電流控制方式的優(yōu)點就是響應速度快，常見的控制芯片有UC3842，UC3844等；移相式最常見的應用場合就是全橋軟開關(guān)電路，比如UCC3895芯片。更多的控制芯片型號可前往TI、半導體、飛利浦等公司官網(wǎng)上查找。

今天要講的這款芯片UC3844，屬于峰值電流控制型芯片。它有16V（通）和10V（斷）的欠壓鎖定門限，很適合于低壓輸出的離線式變換器。先了解一下該芯片的管腳說明，如圖1所示：

這里以8管腳的為例，來講解一下該芯片的內(nèi)部電路，梳理一下電路調(diào)制過程，從而更好地理解和運用這個芯片，再類比其它芯片，舉一反三。

要了解電路，先了解內(nèi)部模塊組成，分析它的作用。如下圖2，是UC3844的內(nèi)部簡易框圖。首先7腳為芯片電源

輸入端口，為保證其它電路工作，電源電壓不能過低，所以這里有欠壓保護，一旦電源電壓不夠，內(nèi)部不能輸出5V參考電壓，欠壓鎖定就會觸發(fā)產(chǎn)生一個電平關(guān)閉脈寬調(diào)制輸出，從而使驅(qū)動輸出一直為低電平；8腳輸出一個穩(wěn)定的5V參考電源，通過這個電壓外部經(jīng)過RC電路的充放電，可實現(xiàn)一個頻率可調(diào)的三角波振蕩器，并作為一路輸入給脈寬發(fā)生器；1腳和2腳分別為誤差放大器的輸出端和負輸入端，作為電壓反饋信號進行脈寬調(diào)制；3腳為電流采樣輸入端，圖中顯示也參與了脈寬調(diào)制工作，脈寬調(diào)制觸發(fā)器經(jīng)過一些邏輯電路由6腳輸出，控制后面電路占空比。

分析完內(nèi)部簡易圖，對芯片的各部分工作有了一定的認識，接下來具體分析工作過程，內(nèi)部電路如圖3所示

首先，VCC端有個36V的穩(wěn)壓管，說明供電電壓最高為36V，當然也不能過低，過低就有個欠壓鎖定電路；輸出經(jīng)過一個穩(wěn)壓器得到高精度的5V電壓，其中一路輸出給RC充放電，產(chǎn)生一定頻率的三角波，還有一路經(jīng)過精密電阻分壓產(chǎn)生2.5V輸入給誤差放大器的正輸入端，而2腳負輸入端一般接反饋電壓，經(jīng)過誤差放大器放大輸出，1腳作為放大器輸出端，引出來的目的之一就是作反饋和作輸出補償，和負輸入端之間一般接個電容，構(gòu)成積分電路，使電壓變得緩慢，起到補償作用；1腳輸出端經(jīng)過兩個二極管（約1.4V壓降）后又經(jīng)過電阻分壓，并聯(lián)1V穩(wěn)壓管，輸入到電流比較器的負端，這說明輸出端Vout可以分為三個階段，（1）小于1.4V，V_=0V;（2）大于等于1.4V，小于4.4V，V_與Vout呈線性關(guān)系；（3）大于4.4V，V_=1V；電流比較器的正輸入端是電流采樣值，當采樣電流反饋回來電壓大于1V時，就可認為是過流，直接輸出高電平，關(guān)閉PWM波（為什么就直接關(guān)閉PWM波，后面會有分析）。當電流反饋電壓值小于1V時，和輸出反饋電壓值（2腳或者說是1腳）比較，輸出一個高低電平，作為RS觸發(fā)器的R端。而RS觸發(fā)器的S端是三角波經(jīng)過一些邏輯電路變成一定頻率的脈沖波形（上升過程為低電平，放電過程為高電平，變換的觸發(fā)器電路這里沒有給出，知道就行），RS觸發(fā)器的公式為：Qn+1等于S加上R非與上Qn，然后取反輸出，產(chǎn)生一個脈寬調(diào)制波，其中的時序過程如圖4所示：

第一行是電容充放電波形，第二行是S端輸入波形，第三行是電流比較器的兩個輸入端，不過圖中的輸出補償曲線是1端的電壓，要減去1.4V電壓后再除以3倍與電流取樣輸入比較，得到波形就是第四行，即R端輸入，R和S波形經(jīng)過RS觸發(fā)器輸出后取反，就是第五行輸出脈寬調(diào)制波形，具體計算驗證過程大家可以自己去驗證一下，這樣便于加深理解。上面提到過流的情況，當過流時，電流比較器輸出高電平，即R=1，由RS觸發(fā)器公式，可以得知Qn+1=S,與Qn無關(guān)，取反后即為S非，再與S一起輸入到或門中，S加上S非一直為1，所以輸出時下面那個NPN導通，最終輸出一直為低電平，即關(guān)閉MOS管。

下圖5為小R大C的情形，感興趣的朋友一定要自己去推一遍，理清其中的時序，加深自己的理解。

關(guān)于電路功能的講解到這里差不多結(jié)束了，從分析過程中可以看得出來，輸出的占空比波形與采樣的峰值電流是相關(guān)的，所以這款芯片是峰值電流控制型芯片，而另一路電壓輸出反饋回路，可以看作是電流反饋信號的比較上限值，電壓反饋回路響應時間長，又加了積分補償電容，像PI算法一樣，可以減小誤差，使占空比調(diào)制趨于穩(wěn)定。這些控制芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)大同小異，掌握了該芯片的分析方法后，可以嘗試去分析其它控制芯片的結(jié)構(gòu)，便于以后更好地使用芯片。

又，又，又變身啦！

關(guān)于電路功能的講解到這里差不多結(jié)束了，從分析過程中可以看得出來，輸出的占空比波形與采樣的峰值電流是相關(guān)的，所以這款芯片是峰值電流控制型芯片，而另一路電壓輸出反饋回路，可以看作是電流反饋信號的比較上限值，電壓反饋回路響應時間長，又加了積分補償電容，像PI算法一樣，可以減小誤差，使占空比調(diào)制趨于穩(wěn)定。這些控制芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)大同小異，掌握了該芯片的分析方法后，可以嘗試去分析其它控制芯片的結(jié)構(gòu)，便于以后更好地使用芯片。