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UC3842开关频率设计

 在UC3842芯片的应用电路中如果需要进行斜坡补偿的,有时可以利用芯片内部震荡电路产生的三角波来实现,这里分析一下震荡电路产生原理及相关参数设计。

  芯片内部震荡电路等效原理如下:

                              图1 UC3842内部震荡电路

  震荡电路由RC充电、恒流放电及滞回比较器构成。分析结果通过Saber仿真软件验证,仿真软件测得的滞回比较器上限是2.7V下限是1V与参考资料给的参数上限2.8V下限1.2V略有不同。

等效工作过程、波形及基本方程如下:

                        图2 等效工作过程及基本方程

  由图2中的两个基本方程经过整理可以得到不同特性曲线以便设计参考。

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2021-01-17 20:44

第一、开关频率设计

  分别整理出充、放电公式,

  

  已知开关频率fs=1/(Ton+Toff),再整理成fs=α/(Rt*Ct),其中系数α是电阻Rt的关系绘图如下:

 

                     3 频率系数与电阻Rt的关系

  常见参考公式fs=1.72/(Rt*Ct)是在Rt=5kΩ下标定的(图中由于参数偏差计算结果为7kΩ),当Rt5kΩ如图所示系数是要略做修正的。

  造成偏差的原因在图2放电阶段,除了恒流源Id放电外电容还会通过电子Rt充电,当Rt变小充电电流变大时带来的影响就不可忽略了。

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2021-01-17 20:58
@boy59
第一、开关频率设计  分别整理出充、放电公式,  [图片] 已知开关频率fs=1/(Ton+Toff),再整理成fs=α/(Rt*Ct),其中系数α是电阻Rt的关系绘图如下:[图片]                      图3频率系数与电阻Rt的关系 常见参考公式fs=1.72/(Rt*Ct)是在Rt=5kΩ下标定的(图中由于参数偏差计算结果为7kΩ),当Rt≠5kΩ如图所示系数是要略做修正的。 造成偏差的原因在图2放电阶段,除了恒流源Id放电外电容还会通过电子Rt充电,当Rt变小充电电流变大时带来的影响就不可忽略了。

第二、电阻Rt的设计参考

  资料中会给出这样一个图:

 

                   4 死区时间与Ct电容

  这里的死区时间也就是图2中的放电时间(Toff,这段时间内PWM不输出因而可以通过调节Toff时间来调节最大占空比Dmax,由公式Dmax=Ton/(Ton+Toff)整理后得Dmax只与电阻Rt有关,绘图如下:

 

                        5 电阻Rt的设计参考

  图4就为电阻Rt的设计参考,例如想要限制最大占空比Dmax0.6时可取Rt=1kΩ而与开关频率及电容都无关。

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2021-01-17 21:05
@boy59
第二、电阻Rt的设计参考  资料中会给出这样一个图:[图片]                    图4死区时间与Ct电容 这里的死区时间也就是图2中的放电时间(Toff),这段时间内PWM不输出因而可以通过调节Toff时间来调节最大占空比Dmax,由公式Dmax=Ton/(Ton+Toff)整理后得Dmax只与电阻Rt有关,绘图如下:[图片]                         图5电阻Rt的设计参考 图4就为电阻Rt的设计参考,例如想要限制最大占空比Dmax≈0.6时可取Rt=1kΩ而与开关频率及电容都无关。

第三、电容Ct的设计参考

  前面已经获得了频率系数及电阻方程,频率方程变换后既可得电容Ct=α/(Rt*fs),绘图如下:

 

                        6 不同最大占空比下电容Ct与频率的关系


  上图6为恒定不变所以也可参考此图利用查表法来选择电容Ct


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2021-01-17 21:09
@boy59
第三、电容Ct的设计参考  前面已经获得了频率系数及电阻方程,频率方程变换后既可得电容Ct=α/(Rt*fs),绘图如下:[图片]                         图6不同最大占空比下电容Ct与频率的关系  上图6为恒定不变所以也可参考此图利用查表法来选择电容Ct。

  最后列举几组参数用Saber软件进行对比验证如下:

 

                            7 UC3842开关频率仿真电路

 

                         8 Saber仿真与Mathcad公式计算对比

通过图7的波形对比验证了公式及电路模型基本上是准确的,波形特性也基本可知,后续可以利用这个模型进行斜坡补偿方面的验算。

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