高性能电流模式PWM控制器UC2842B/3B/4B/5B - UC3842B/3B/4B/5B解析

在电子工程师的日常设计工作中，PWM控制器是电源设计里的关键组件。今天，我们就来详细探讨一下STMicroelectronics推出的UC2842B/3B/4B/5B - UC3842B/3B/4B/5B高性能电流模式PWM控制器。

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一、产品概述

UC384xB系列控制IC能以最少的外部元件数量实现离线或DC - DC固定频率电流模式控制方案。其内部集成了诸多实用电路，如用于精确占空比控制的微调振荡器、欠压锁定电路（启动电流小于0.5mA）、在误差放大器输入处进行精度微调的精密基准源、确保锁存操作的逻辑电路、提供电流限制控制的PWM比较器，以及能够提供或吸收高峰值电流的图腾柱输出级。该输出级适合驱动N沟道MOSFET，且在关断状态下为低电平。

这个系列的不同成员在欠压锁定阈值和最大占空比范围上有所差异。UC3842B和UC3844B的欠压锁定阈值为16V（开启）和10V（关闭），非常适合离线应用；而UC3843B和UC3845B对应的阈值为8.5V和7.9V。此外，UC3842B和UC3843B可实现接近100%的占空比，UC3844B和UC3845B通过内部触发触发器，每两个时钟周期使输出关断一次，可获得0至小于50%的占空比范围。

二、关键特性

（一）振荡器特性

• 频率精准：振荡器频率在250kHz有保证，且在高达500kHz的频率下可实现电流模式操作。通过连接电阻RT到Vref和电容CT到地，可对振荡器频率和最大输出占空比进行编程。
• 稳定性高：频率随电压和温度的变化较小。在12V至25V的VCC变化范围内，频率变化率最大为1%；在温度变化时，频率变化率也能得到较好控制。

（二）电流模式控制

• 自动前馈补偿：能够自动对输入电压的变化进行补偿，提高系统的稳定性和响应速度。
• 逐周期电流限制：采用锁存PWM实现逐周期电流限制，有效保护电路元件免受过大电流的损害。

（三）基准源特性

• 精度高：输出电压在25°C、Io = 1mA时，典型值为5.00V，误差范围小。
• 稳定性好：在不同的输入电压、负载电流和温度条件下，输出电压的变化都能控制在较小范围内。

（四）输出特性

• 高电流驱动能力：图腾柱输出级能够提供或吸收高达±1A的峰值电流，可直接驱动功率MOSFET的栅极。
• 快速响应：输出的上升时间和下降时间在25°C、CL = 1nF时，典型值为50 - 150ns。

（五）欠压锁定特性

具有带迟滞的欠压锁定功能，不同型号的开启和关闭阈值不同，可根据具体应用需求进行选择。

三、引脚功能

引脚编号	功能	描述
1	COMP	误差放大器输出，用于环路补偿
2	VFB	误差放大器的反相输入，通常通过电阻分压器连接到开关电源输出
3	ISENSE	连接与电感电流成比例的电压，PWM利用该信息终止输出开关导通
4	RT/CT	通过连接电阻RT到Vref和电容CT到地，对振荡器频率和最大输出占空比进行编程
5	GROUND	控制电路和功率地的公共端
6	OUTPUT	直接驱动功率MOSFET的栅极，可提供和吸收高峰值电流
7	VCC	控制IC的正电源
8	Vref	参考输出，通过电阻RT为电容CT提供充电电流

四、电气特性

（一）参考部分

输出电压在不同温度和负载条件下具有较高的精度和稳定性。例如，在25°C、Io = 1mA时，UC284XB的输出电压典型值为5.00V，误差范围为4.95 - 5.05V；UC384XB的输出电压典型值同样为5.00V，误差范围为4.90 - 5.10V。

（二）振荡器部分

振荡器频率在不同条件下有明确的范围和稳定性指标。如在25°C、RT = 6.2k、CT = 1nF时，频率典型值为250kHz，误差范围为225 - 275kHz。

（三）误差放大器部分

具有较高的开环增益和带宽，能够快速响应输入信号的变化。例如，在2V ≤ Vo ≤ 4V时，开环增益典型值为90dB；在25°C时，单位增益带宽典型值为1MHz。

（四）电流检测部分

增益稳定，最大输入信号有明确限制。增益典型值为3V/V，最大输入信号在V PIN1 = 5V时，典型值为1V。

（五）输出部分

输出的高低电平在不同负载电流下有相应的指标。例如，在ISINK = 20mA时，输出低电平典型值为0.4V；在ISOURCE = 20mA时，输出高电平典型值为13.5V。

五、应用电路及设计要点

（一）开环测试电路

在开环测试电路中，要注意高峰值电流与容性负载相关，需要采用谨慎的接地技术。定时和旁路电容应靠近引脚5单点接地，以减少干扰。

（二）频率和占空比调节

通过调整RT和CT的值，可以实现对振荡器频率和最大输出占空比的调节。从相关图表中可以看出，不同的RT和CT组合会产生不同的频率和占空比。

（三）电流检测与限制

峰值电流可通过公式(Is max simeq frac{1.0 V}{Rs})计算，同时可能需要一个小的RC滤波器来抑制开关瞬变。

（四）其他应用电路

还包括斜率补偿技术、隔离MOSFET驱动和电流互感器检测、锁存关机、误差放大器补偿、外部时钟同步、外部占空比钳位和多单元同步、软启动电路等。在设计这些电路时，需要根据具体的应用场景和需求进行合理选择和参数调整。

六、总结

UC2842B/3B/4B/5B - UC3842B/3B/4B/5B系列PWM控制器具有高性能、高精度和丰富的功能，适用于各种离线和DC - DC电源设计。电子工程师在使用该系列控制器时，需要充分了解其特性、引脚功能和电气参数，根据具体的应用需求进行合理的电路设计和参数调整。同时，要注意接地技术、元件布局等细节，以确保系统的稳定性和可靠性。大家在实际应用中有没有遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区分享交流。