基于UC3843芯片的高效DC-DC模块电源设计

　　DC /DC 模块电源是电子产品设计中广泛使用的二次电源， 它将一次电源单一的输出电压进行二次变换， 变成各种需要的电压， 提供给芯片。由于模块体积小， 所以功率密度要求高， 同时工作环境较为恶劣， 可靠性要求高; 模块电源一般要求工作温度为- 20 ~55℃ , MTBF(平均无故障时间)要求在20万小时以上。

　　本文提出了一种基于UC3843芯片DC /DC 模块电源的实现方案， 电路简洁， 工作可靠， 转换效率高。

　　1 UC3843功能及技术特性

　　UC3843是一种高性能固定频率电流模式控制器，专为直流至直流变换器低压应用而设计， 设计人员只需采用少量外部元件就能获得性价比高的解决方案。

　　UC3843具有自动前馈补偿、锁存脉宽调制、欠压锁定、低压启动等特点， 电流模式工作可到500kHz.器件提供8脚双列直插塑料封装和14脚塑料表面贴装封装(SO- 14)。

　　UC3843由振荡器、误差放大器、电流检测比较器、脉宽调制锁存器、参考稳压器等几部分组成， 内部结构如图1所示， 接口信号说明见表1.

图1 UC3843内部结构图

　　表1 UC3843芯片管脚说明(双列直插封装)

　　2 DC /DC转换电路设计

　　2. 1 设计目标

　　设计目标为DC /DC 转换模块， 48V 输入， 5V 单路输出， 额定功率为10W, 转换效率不低于75%.

　　2. 2 总体框图

　　转换模块由输入滤波电路、开关电路、输出滤波电路、电流检测电路、辅助电源、输出电压反馈电路和PWM 调制电路几部分组成， 如图2所示。

图2 转换模块总体框图

　　其中， 开关电路、输入滤波电路与输出滤波电路为主工作电路， PWM 调制电路作为整个模块的控制核心， 根据模块电源工作电流、输出电压反馈信号， 输出控制信号， 动态关断与导通开关管， 实现对输出的实时控制。

　　2. 3 主工作电路设计

　　由于模块输出功率较小， 所以开关电路采用单管反激电路设计。反激电路是由Buck Boost电路推演而得， 特点是结构简洁， 开关电路仅需四个器件： 变压器、开关管、整流管和输出电容。采用一个变压器， 可以实现多路输出。缺点是输出滤波电容上的电流脉动大，需要加大输出滤波电容， 抑制纹波。具体电路原理如图3所示。

图3 主工作电路原理

　　开关电路由T2、VT1、VD2 和C3 构成， 当开关管VT1开通时， 变压器T2 原边电感存储能量， 整流管VD2截止， 输出能量由电容C3供给; 当开关管VT1关断时， 变压器上存储的能量通过副边电感经VD2向外输出， 并给C3充电。通过调节VT1的开关占空比， 可以调节输出电压的高低。