一种基于UC3846的变频设计与应用

1、电流脉宽型控制芯片UC3846介绍

UC3846的主要特点为：（1）自动前馈补偿;（2）可编程逐脉冲电流限制;（3）推挽配置自动对称校正;（4）模块化电源系统的并行操作能力;（5）增强负载响应特性;（6）宽共模范围差分电流检测器;（7）双脉冲抑制;（8）500mA双图腾柱输出;（9）低电压锁存;（10）软启动;（11）输出关断保护;（12）工作范围达500kHz。以下为其内部框图：

图1  UC3846内部框图

脚1为电流电平设置端;脚2为基准电压输出端;脚3为电流检测放大器反相输入端;脚4为电流检测放大器的同相输入端;脚5为误差放大器的同相输入端;脚6为误差放大器的反相输入端;脚7为误差放大器反馈补偿;脚8为振荡器的外接电容端口;脚9为振荡器外接电阻端口;脚10为同步端口;脚11为PWM脉冲的A输出端;脚12为地;脚13为集电极电源端;脚14为PWM脉冲的B输出端口;脚15为控制电源输入端;脚16为关闭端口。

2、UC3846变频电路设计与具体分析

2.1、UC3846变宽原理

UC3846做电流型控制芯片，拥有电压、电流双闭环控制系统，幅频特性亦由双极点变为单极点。因此增益带宽高，稳压幅度达，具有良好的频率响应特性。UC3846的3脚与4脚放大器做为电流检测段，通过G=Vpin7/Vpin4来改变输出图腾柱脉宽，其中的高电平为1脚电压加上内置三极管电压0.7V，低电平约为0.7V，为0至1V。为常数值，这里只需改变即可改变输出脉宽。当G变大时，输出脉宽变窄，实现稳压。UC3846的电压环为5脚、6脚、7脚组成的电压负反馈放大器。这里PI调节由R13、R25、C2、C6组成，其中5脚为电压给定端，UF为电压反馈端。当反馈电压大于给定电压时，输出脉宽变窄，实现稳压。电流环与电压环相辅相成。

2.2、UC3846变宽实现变频电路设计

图2  变频电路原理图

变频电路由D6、D7、R6、C12、ZD3、R5、D5、Q3、C11组成，当电压环或者电流环产生脉宽宽度变化时，经过D6、D7的波形的死区逐渐变宽，Q2导通时间增加，C11充电时间缩短，输出频率增加。其中C12起到积分的作用，累加死区脉冲。ZD3起到抑制尖峰的作用。IF为谐振电流整流输入端，经过R15、R20、R14、R23、C5组成一个RC积分电路，做为电流检测放大器同相

积分电路的低电平由输出图腾柱的死区提供。当两个图腾柱出现死区时，LM339输出零电平，将C5电压清零，为高电平时，LM339输出为高电平，C5充电。由此，至4脚为三角波。输电流检测放大器的反相输入端为地。

3、变频设计电路应用于LLC谐振电路

LLC谐振电感由于其高效率，宽范围输入，零电压开关的优点，深受重视。LLC谐振半桥电流原理图如图3，该电路主电路由Lr，Lm，以及Cr组成LLC谐振电路，其中共有两个谐振点

LLC半桥谐振通过改变频率以达到稳压的效果。于是，UC3846的变频电路可以运用于LLC谐振电源的控制器当中。当频率高于fr1时必然可以实现零电压开关，所以本文设计将频率高于fr1。

图 3  LLC谐振半桥电路图

4、设计实例与结论

以一个48W的谐振半桥变换器为例。输入电压为DC130V，输出电压为24V。

以下为实验波形：

图4  空载谐振电流波形

图5  2A谐振电流波形

由于V2F的输入电压必须为直流电所以这里的谐振电流波形均经过整流桥。当负载从空载到2A之间变化时，频率从50K到42K之间变化。工作频率高于fr1，实现调频稳压。

5、结语

通过UC3846电流型芯片的优点分析，探讨了调频电路设计。在LLC谐振变换器样机上的实验验证了该UC3846调频电路的有效性与实用性。