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笔记本供电无障碍Boost升压电路设计详解

Boost拓扑结构一直是几款既经典又基本的基础电路之一,它被运用在非常多的供电设备中。本文中讲解了学习、拆解、重组的Boost模块都是运用了UC3843的控制芯片,这款芯片是专门为设计低压电路所准备的

Boost拓扑结构一直是几款既经典又根本的根底电路之一,它被运用在十分多的供电设备中。本文中解说了学习、拆解、重组的Boost模块都是运用了UC3843的操控芯片,这款芯片是专门为规划低压电路所预备的。在以下的解说进程中,针对Boost升压电路规划及核算进程做出了具体的解说。

下图为2块boost模块,第一步便是得到两个模块的电路图,最直接的办法便是用万用表一根根的丈量,相似“抄板”作业,但适用于初学者。

图1 两块制品升压模块

上图的模块主电路根本共同,都是典型Boost升压电路,它们运用MOSFET作为开关器材;操控芯片也共同为UC3843,是电流型PWM操控芯片,通过插接它们的芯片外围电路和参数略有不同。网上对UC3843系列芯片运用叙述得并不透彻,要想了解的更透彻惟有学习其官方文件,但UC3843的PDF版别也许多,能够找到的最好版别是UC3843(Rev. 15),别的一个UC3843A作为弥补。

图2 UC3843体系图

首要,设置PWM最大占空比和频率。PWM脉冲由RT和CT谐振发生,规划RT和CT参数时,先规划最大占空比确认RT,再通过频率确认CT的数值。PDF中叙述了,PWM波形的最大占空比仅由RT函数确认,为了维护电路能够通过约束最大占空比来完成,(比方Boost电路中设置最大占空比为50%,那么输出电压最大值就不或许超越输入电压的50%)公式如下所示:

公式中已知量VRT/CT(valley)= 1.2V,VRT/CT(peak)= 2.8V,Vref= 5V,Idischg= 8.3mA,RT为谐振电阻。以Boost电路为例,为避免输出电压过高,我要求Dmax<70%,所以电阻就挑选了比较常见的RT=1KΩ,Dmax=64.2%。

表1 RT与Dmax联系表

挑选电阻后再根据PDF文件中供给的频率图挑选电阻,比方期望PWM恰当高些大于50KHz,能够减小电感量,那么找到0.8上的第二根水平线与50K竖直线的交叉处,预算到CT应该大于10nF,估量在15nF以上,看看自己的贴片电容状况,挑选比较挨近的22nF的电容,CT=22nF。

图3 频率设置曲线图预算结束后,能够根据公式核算(%&&&&&%上有阐明的核算一般都有10%的差错,原因是电阻和电容的标称值都有1%~5%的差错以及温度影响)。

核算值53.4KHz,实践值53.7KHz,比较准确了。

然后,进行电压反应环节规划。就选用最根本的计划,2脚电压反应输入,1脚电压反应补偿输入,如图4所示。

图4 电压反应环节规划

2脚的参阅电压是2.5V,Rf要求大于8.8K,频率不是特别高,反应也不是要求呼应特别快,因而选用大家用得多的参数Rf=100K,Cf=100pF。调理Ri和Rd的数值,就能够调理输出电压了,核算公式是:

VO=2.5*(Rd+Ri)/Rd

最终,进行电流反应环节规划。

图5 电流反应环节规划

3脚是电流反应输入,参阅电压值是1V(超越1V时呼应,减小PWM占空比)限流靠规划RS的值,规划时由于没有适宜的电阻(要一起考虑阻值和功率),只能迁就挑选0.05Ω/2W的电阻串上一个保险丝来替代(估量在均匀电流小时应该有0.07欧左右,均匀电流大时应该有0.15欧电阻,这样能够约束电流6.5A以内)。R的值比较随意,一般便是常见的1K和10K都行,可是C的值就不能太大了,否则电流反应的延时就太大了,很简单形成过流时刻太长PWM芯片才有呼应的问题,而挑选太小了就简单遭到尖峰的搅扰,挑选电阻1K,电容200pF,在54KHz的频率下对电流约束还不错。

关于主电路参数规划

图6 Boost电路结构

根本结构如图6所示,主电路参数设置如下:

1、Vin作业电压 12~18V

2、Vout作业电压 20.5V

3、电感 100mH,6A作业电路

在规划参数时,最重要的是开关频率和电感均匀电流,给我们一个用Matlab-simulink建立的简易开环Boost模型,能够自己设置参数波形是否合理。以上运用的模型是开环的,启动时冲击电流很大,能够不论,由于UC3843中电流反应能够完成软起动,只需留意看稳态时电感上的均匀电流就能够了,电感电流挑选上最好留50%的余量。电路原理图如下:

图7 根据UC3843的Boost升压电路原理图

解说:

1、R7、R10、R9构成输出电压反应环节,调理R10就能改动输出电压了。这儿电阻R9设置为7K是为了避免电压升得太高,假如需求的电压较高就的恰当削减R9。

Vmax=2.5*(7K+51K)/7K=20.7 V

Vmin=2.5*(10K+7K+51K)/(10K+7K)=10 V

2、电阻R4,维护MOSFET,避免源极开路。

3、二极管D2必定要用低导通压降的肖特基二极管,最好能装散热片的。

4、输入输出两头的支撑电容当然越大越好,不过当参数下到1000uF时,输出现已十分好了,特别提示:电容是有耐压值的,假如要输出30V,却用25V经用电容,通电时刻略微长点就会爆%&&&&&%。

图8 什物展现

通过仿照研讨及再实践能够看出UC3843是一款不错的PWM芯片,有两个反应环,电压环准确稳压,电流反应能够限流维护,比单独用单片机成本低,可靠性高,一起不占用单片机资源。运用的根本是UC3843最精简的外围结构,合适初学者下手制造。假如后续配上高频变压器,运用的方法就愈加丰厚了。市面上还有款芯片TL494能够替代UC3843,功用差不多。

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