一種基于UC3846的變頻設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1、電流脈寬型控制芯片UC3846介紹

UC3846的主要特點(diǎn)為：(1)自動(dòng)前饋補(bǔ)償;(2)可編程逐脈沖電流限制;(3)推挽配置自動(dòng)對(duì)稱校正;(4)模塊化電源系統(tǒng)的并行操作能力;(5)增強(qiáng)負(fù)載響應(yīng)特性;(6)寬共模范圍差分電流檢測(cè)器;(7)雙脈沖抑制;(8)500mA雙圖騰柱輸出;(9)低電壓鎖存;(10)軟啟動(dòng);(11)輸出關(guān)斷保護(hù);(12)工作范圍達(dá)500kHz。以下為其內(nèi)部框圖：

圖1 UC3846內(nèi)部框圖

腳1為電流電平設(shè)置端;腳2為基準(zhǔn)電壓輸出端;腳3為電流檢測(cè)放大器反相輸入端;腳4為電流檢測(cè)放大器的同相輸入端;腳5為誤差放大器的同相輸入端;腳6為誤差放大器的反相輸入端;腳7為誤差放大器反饋補(bǔ)償;腳8為振蕩器的外接電容端口;腳9為振蕩器外接電阻端口;腳10為同步端口;腳11為PWM脈沖的A輸出端;腳12為地;腳13為集電極電源端;腳14為PWM脈沖的B輸出端口;腳15為控制電源輸入端;腳16為關(guān)閉端口。

2、UC3846變頻電路設(shè)計(jì)與具體分析

2.1、UC3846變寬原理

UC3846做電流型控制芯片，擁有電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，幅頻特性亦由雙極點(diǎn)變?yōu)閱螛O點(diǎn)。因此增益帶寬高，穩(wěn)壓幅度達(dá)，具有良好的頻率響應(yīng)特性。UC3846的3腳與4腳放大器做為電流檢測(cè)段，通過(guò)G=Vpin7/Vpin4來(lái)改變輸出圖騰柱脈寬，其中的高電平為1腳電壓加上內(nèi)置三極管電壓0.7V，低電平約為0.7V，為0至1V。為常數(shù)值，這里只需改變即可改變輸出脈寬。當(dāng)G變大時(shí)，輸出脈寬變窄，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。UC3846的電壓環(huán)為5腳、6腳、7腳組成的電壓負(fù)反饋放大器。這里PI調(diào)節(jié)由R13、R25、C2、C6組成，其中5腳為電壓給定端，UF為電壓反饋端。當(dāng)反饋電壓大于給定電壓時(shí)，輸出脈寬變窄，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。電流環(huán)與電壓環(huán)相輔相成。

2.2、UC3846變寬實(shí)現(xiàn)變頻電路設(shè)計(jì)

圖2 變頻電路原理圖

變頻電路由D6、D7、R6、C12、ZD3、R5、D5、Q3、C11組成，當(dāng)電壓環(huán)或者電流環(huán)產(chǎn)生脈寬寬度變化時(shí)，經(jīng)過(guò)D6、D7的波形的死區(qū)逐漸變寬，Q2導(dǎo)通時(shí)間增加，C11充電時(shí)間縮短，輸出頻率增加。其中C12起到積分的作用，累加死區(qū)脈沖。ZD3起到抑制尖峰的作用。IF為諧振電流整流輸入端，經(jīng)過(guò)R15、R20、R14、R23、C5組成一個(gè)RC積分電路，做為電流檢測(cè)放大器同相

積分電路的低電平由輸出圖騰柱的死區(qū)提供。當(dāng)兩個(gè)圖騰柱出現(xiàn)死區(qū)時(shí)，LM339輸出零電平，將C5電壓清零，為高電平時(shí)，LM339輸出為高電平，C5充電。由此，至4腳為三角波。輸電流檢測(cè)放大器的反相輸入端為地。

3、變頻設(shè)計(jì)電路應(yīng)用于LLC諧振電路

LLC諧振電感由于其高效率，寬范圍輸入，零電壓開(kāi)關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，深受重視。LLC諧振半橋電流原理圖如圖3，該電路主電路由Lr，Lm，以及Cr組成LLC諧振電路，其中共有兩個(gè)諧振點(diǎn)

LLC半橋諧振通過(guò)改變頻率以達(dá)到穩(wěn)壓的效果。于是，UC3846的變頻電路可以運(yùn)用于LLC諧振電源的控制器當(dāng)中。當(dāng)頻率高于fr1時(shí)必然可以實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān)，所以本文設(shè)計(jì)將頻率高于fr1。

圖 3 LLC諧振半橋電路圖

4、設(shè)計(jì)實(shí)例與結(jié)論

以一個(gè)48W的諧振半橋變換器為例。輸入電壓為DC130V，輸出電壓為24V。

以下為實(shí)驗(yàn)波形：

圖4 空載諧振電流波形

圖5 2A諧振電流波形

由于V2F的輸入電壓必須為直流電所以這里的諧振電流波形均經(jīng)過(guò)整流橋。當(dāng)負(fù)載從空載到2A之間變化時(shí)，頻率從50K到42K之間變化。工作頻率高于fr1，實(shí)現(xiàn)調(diào)頻穩(wěn)壓。

5、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)UC3846電流型芯片的優(yōu)點(diǎn)分析，探討了調(diào)頻電路設(shè)計(jì)。在LLC諧振變換器樣機(jī)上的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該UC3846調(diào)頻電路的有效性與實(shí)用性。