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【我是工程師第二季】384x玩轉所有常規拓撲

為什么選這么老掉牙的IC?

UC384x盡管古老,但其應用仍然是相當的廣泛。不完全概況,它至少有以下優點:

1. 足夠的穩定成熟

2. 廉價

3. 可調整的開關頻率

4. 較強的驅動能力

5. 多選的啟動電壓


這個帖子主要講什么?

UC384x的控制原理絕大多數電源界從業人士都很熟悉,帖子主要介紹384x應用于各個常規拓撲的應用實用電路,初步計劃包含但不限于以下拓撲:

1. buck(低邊開關&高邊開關)

2. boost

3. buck-boost(反極性)

4. flyback

5. 單管/雙管正激

......


由于完成多個實用電路需要時間,樓主可能不一定能夠以網友預期的速度更新帖子,如果有網友比較空閑,可以幫忙搭搭電路,測試測試,樓主來畫原理圖,提供器件。

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2016-04-11 23:05

1. buck

整體而言384x構成Buck電路是相對麻煩的。但很多時候,由于其足夠的廉價和成熟,工程師們愿意增加很多外圍器件來克服這些問題。

根據開關管所在的位置,Buck電路可以分為低邊Buck和高邊Buck。對于低邊Buck,384x的驅動及電流采樣電路很好做,但由于輸入輸出公共點是Vin而非GND,導致電壓反饋電路比較麻煩,通常需要一個光耦;對于高邊Buck,384x的驅動及電流采樣變得相對復雜,為了驅動高邊管,通常需要一顆自舉的高邊驅動IC,為了采樣到高邊管的峰值電流,則通常需要外加一個電流互感器。

1.1 低邊buck

這里首先給出一個3843用作低邊Buck的簡化電路圖,指標擬定如下:

輸入:9--20VDC

輸出:5V/3A


電路原理圖如下:

為了實現輸入輸出不共地輸出電壓的反饋,使用TL431+光耦作為反饋,384x內部的誤差放大器沒有使用。為了避免低壓輸入下的次諧波振蕩問題,使用C4為電流采樣端注入斜坡信號,充當斜率補償。



按照圖中R1、C5取值,開關頻率約100KHz,按照以下公式,Vin取最大值20V,detaIL取電感平均電流即輸出電流的50%,得到L=25uH,取22uH

電感峰值電流約為1.25Io=3.75A,取IC限流點4A



1.2 高邊buck

接下來我們來看一個高邊buck,輸入輸出規格與上面的低邊buck相同。

前面提到,384x這類低邊驅動的IC要做高邊buck,面臨電流采樣和驅動問題。上圖采用浮地驅動的形式可以規避這兩個問題。在D3續流期間,輸入電壓通過D1為C8充電,輸出電壓通過D2為C4充電,由于IC本身的功耗及電壓采樣部分電流很小,在開關管開通期間,C4和C8上的電壓比較穩定,分別近似等于輸出電壓和輸出電壓。

這種控制方式廣泛應用于高壓buck,例如我們熟知的PI的LNK30x系列以及ST的Viper系列。這種電路的缺點非常明顯,一方面浮地導致IC抗干擾能力差,一方面輸出電壓不能精確控制。





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2016-04-11 23:06
@rj44444
1.buck整體而言384x構成Buck電路是相對麻煩的。但很多時候,由于其足夠的廉價和成熟,工程師們愿意增加很多外圍器件來克服這些問題。根據開關管所在的位置,Buck電路可以分為低邊Buck和高邊Buck。對于低邊Buck,384x的驅動及電流采樣電路很好做,但由于輸入輸出公共點是Vin而非GND,導致電壓反饋電路比較麻煩,通常需要一個光耦;對于高邊Buck,384x的驅動及電流采樣變得相對復雜,為了驅動高邊管,通常需要一顆自舉的高邊驅動IC,為了采樣到高邊管的峰值電流,則通常需要外加一個電流互感器。1.1低邊buck這里首先給出一個3843用作低邊Buck的簡化電路圖,指標擬定如下:輸入:9--20VDC輸出:5V/3A電路原理圖如下:為了實現輸入輸出不共地輸出電壓的反饋,使用TL431+光耦作為反饋,384x內部的誤差放大器沒有使用。為了避免低壓輸入下的次諧波振蕩問題,使用C4為電流采樣端注入斜坡信號,充當斜率補償。[圖片]按照圖中R1、C5取值,開關頻率約100KHz,按照以下公式,Vin取最大值20V,detaIL取電感平均電流即輸出電流的50%,得到L=25uH,取22uH電感峰值電流約為1.25Io=3.75A,取IC限流點4A[圖片]1.2高邊buck接下來我們來看一個高邊buck,輸入輸出規格與上面的低邊buck相同。[圖片]前面提到,384x這類低邊驅動的IC要做高邊buck,面臨電流采樣和驅動問題。上圖采用浮地驅動的形式可以規避這兩個問題。在D3續流期間,輸入電壓通過D1為C8充電,輸出電壓通過D2為C4充電,由于IC本身的功耗及電壓采樣部分電流很小,在開關管開通期間,C4和C8上的電壓比較穩定,分別近似等于輸出電壓和輸出電壓。這種控制方式廣泛應用于高壓buck,例如我們熟知的PI的LNK30x系列以及ST的Viper系列。這種電路的缺點非常明顯,一方面浮地導致IC抗干擾能力差,一方面輸出電壓不能精確控制。

2. BOOST

下面仍然以一個實例開始,規格如下:

輸入:9--20VDC

輸出:24V/0.5A

開關頻率仍然定在100KHz。由于輸入范圍較寬,本設計讓電路一直工作在DCM狀態,避免次諧波振蕩問題。我們假設輸入8V時電路恰好工作在臨界模式,那么我們可以用連續模式的方法計算,同時又能確保電路在整個輸入范圍內一直處于DCM。計算過程如下:

按照設計參數,應用電路如下:


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2016-04-11 23:06
@rj44444
2.BOOST下面仍然以一個實例開始,規格如下:輸入:9--20VDC輸出:24V/0.5A開關頻率仍然定在100KHz。由于輸入范圍較寬,本設計讓電路一直工作在DCM狀態,避免次諧波振蕩問題。我們假設輸入8V時電路恰好工作在臨界模式,那么我們可以用連續模式的方法計算,同時又能確保電路在整個輸入范圍內一直處于DCM。計算過程如下:[圖片]按照設計參數,應用電路如下:[圖片]
占樓
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2016-04-11 23:06
@rj44444
占樓
占樓
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615743364
LV.2
6
2016-04-11 23:25

占樓

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615743364
LV.2
7
2016-04-11 23:26
@rj44444
1.buck整體而言384x構成Buck電路是相對麻煩的。但很多時候,由于其足夠的廉價和成熟,工程師們愿意增加很多外圍器件來克服這些問題。根據開關管所在的位置,Buck電路可以分為低邊Buck和高邊Buck。對于低邊Buck,384x的驅動及電流采樣電路很好做,但由于輸入輸出公共點是Vin而非GND,導致電壓反饋電路比較麻煩,通常需要一個光耦;對于高邊Buck,384x的驅動及電流采樣變得相對復雜,為了驅動高邊管,通常需要一顆自舉的高邊驅動IC,為了采樣到高邊管的峰值電流,則通常需要外加一個電流互感器。1.1低邊buck這里首先給出一個3843用作低邊Buck的簡化電路圖,指標擬定如下:輸入:9--20VDC輸出:5V/3A電路原理圖如下:為了實現輸入輸出不共地輸出電壓的反饋,使用TL431+光耦作為反饋,384x內部的誤差放大器沒有使用。為了避免低壓輸入下的次諧波振蕩問題,使用C4為電流采樣端注入斜坡信號,充當斜率補償。[圖片]按照圖中R1、C5取值,開關頻率約100KHz,按照以下公式,Vin取最大值20V,detaIL取電感平均電流即輸出電流的50%,得到L=25uH,取22uH電感峰值電流約為1.25Io=3.75A,取IC限流點4A[圖片]1.2高邊buck接下來我們來看一個高邊buck,輸入輸出規格與上面的低邊buck相同。[圖片]前面提到,384x這類低邊驅動的IC要做高邊buck,面臨電流采樣和驅動問題。上圖采用浮地驅動的形式可以規避這兩個問題。在D3續流期間,輸入電壓通過D1為C8充電,輸出電壓通過D2為C4充電,由于IC本身的功耗及電壓采樣部分電流很小,在開關管開通期間,C4和C8上的電壓比較穩定,分別近似等于輸出電壓和輸出電壓。這種控制方式廣泛應用于高壓buck,例如我們熟知的PI的LNK30x系列以及ST的Viper系列。這種電路的缺點非常明顯,一方面浮地導致IC抗干擾能力差,一方面輸出電壓不能精確控制。

占樓

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615743364
LV.2
8
2016-04-11 23:26
@rj44444
2.BOOST下面仍然以一個實例開始,規格如下:輸入:9--20VDC輸出:24V/0.5A開關頻率仍然定在100KHz。由于輸入范圍較寬,本設計讓電路一直工作在DCM狀態,避免次諧波振蕩問題。我們假設輸入8V時電路恰好工作在臨界模式,那么我們可以用連續模式的方法計算,同時又能確保電路在整個輸入范圍內一直處于DCM。計算過程如下:[圖片]按照設計參數,應用電路如下:[圖片]

占樓

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615743364
LV.2
9
2016-04-11 23:26
@rj44444
占樓

占樓

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615743364
LV.2
10
2016-04-11 23:28
期待樓主開講,多講下改芯片應用各種拓撲優缺點;
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2016-04-12 11:04
自帶板凳,等樓主開講嘍~
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615743364
LV.2
12
2016-04-12 21:49
期待樓主開講
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st.you
LV.10
13
2016-04-13 11:23
不會半橋全橋一類的,也用它來玩吧?
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zwcyqxzcx
LV.6
14
2016-04-13 11:55
@rj44444
占樓
關注好貼!
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2016-04-13 11:56
@rj44444
1.buck整體而言384x構成Buck電路是相對麻煩的。但很多時候,由于其足夠的廉價和成熟,工程師們愿意增加很多外圍器件來克服這些問題。根據開關管所在的位置,Buck電路可以分為低邊Buck和高邊Buck。對于低邊Buck,384x的驅動及電流采樣電路很好做,但由于輸入輸出公共點是Vin而非GND,導致電壓反饋電路比較麻煩,通常需要一個光耦;對于高邊Buck,384x的驅動及電流采樣變得相對復雜,為了驅動高邊管,通常需要一顆自舉的高邊驅動IC,為了采樣到高邊管的峰值電流,則通常需要外加一個電流互感器。1.1低邊buck這里首先給出一個3843用作低邊Buck的簡化電路圖,指標擬定如下:輸入:9--20VDC輸出:5V/3A電路原理圖如下:為了實現輸入輸出不共地輸出電壓的反饋,使用TL431+光耦作為反饋,384x內部的誤差放大器沒有使用。為了避免低壓輸入下的次諧波振蕩問題,使用C4為電流采樣端注入斜坡信號,充當斜率補償。[圖片]按照圖中R1、C5取值,開關頻率約100KHz,按照以下公式,Vin取最大值20V,detaIL取電感平均電流即輸出電流的50%,得到L=25uH,取22uH電感峰值電流約為1.25Io=3.75A,取IC限流點4A[圖片]1.2高邊buck接下來我們來看一個高邊buck,輸入輸出規格與上面的低邊buck相同。[圖片]前面提到,384x這類低邊驅動的IC要做高邊buck,面臨電流采樣和驅動問題。上圖采用浮地驅動的形式可以規避這兩個問題。在D3續流期間,輸入電壓通過D1為C8充電,輸出電壓通過D2為C4充電,由于IC本身的功耗及電壓采樣部分電流很小,在開關管開通期間,C4和C8上的電壓比較穩定,分別近似等于輸出電壓和輸出電壓。這種控制方式廣泛應用于高壓buck,例如我們熟知的PI的LNK30x系列以及ST的Viper系列。這種電路的缺點非常明顯,一方面浮地導致IC抗干擾能力差,一方面輸出電壓不能精確控制。
占樓學習
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bydxiaoliu
LV.1
16
2016-04-15 23:44
好帖子!電源小白期待樓主更新,并期待各位更多干貨!
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2016-04-16 09:56
@st.you
不會半橋全橋一類的,也用它來玩吧?
正常,包括對稱和不對稱的,不過性價比和專用IC差不了多少。
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48125W
LV.2
18
2016-04-16 20:33
@rj44444
1.buck整體而言384x構成Buck電路是相對麻煩的。但很多時候,由于其足夠的廉價和成熟,工程師們愿意增加很多外圍器件來克服這些問題。根據開關管所在的位置,Buck電路可以分為低邊Buck和高邊Buck。對于低邊Buck,384x的驅動及電流采樣電路很好做,但由于輸入輸出公共點是Vin而非GND,導致電壓反饋電路比較麻煩,通常需要一個光耦;對于高邊Buck,384x的驅動及電流采樣變得相對復雜,為了驅動高邊管,通常需要一顆自舉的高邊驅動IC,為了采樣到高邊管的峰值電流,則通常需要外加一個電流互感器。1.1低邊buck這里首先給出一個3843用作低邊Buck的簡化電路圖,指標擬定如下:輸入:9--20VDC輸出:5V/3A電路原理圖如下:為了實現輸入輸出不共地輸出電壓的反饋,使用TL431+光耦作為反饋,384x內部的誤差放大器沒有使用。為了避免低壓輸入下的次諧波振蕩問題,使用C4為電流采樣端注入斜坡信號,充當斜率補償。[圖片]按照圖中R1、C5取值,開關頻率約100KHz,按照以下公式,Vin取最大值20V,detaIL取電感平均電流即輸出電流的50%,得到L=25uH,取22uH電感峰值電流約為1.25Io=3.75A,取IC限流點4A[圖片]1.2高邊buck接下來我們來看一個高邊buck,輸入輸出規格與上面的低邊buck相同。[圖片]前面提到,384x這類低邊驅動的IC要做高邊buck,面臨電流采樣和驅動問題。上圖采用浮地驅動的形式可以規避這兩個問題。在D3續流期間,輸入電壓通過D1為C8充電,輸出電壓通過D2為C4充電,由于IC本身的功耗及電壓采樣部分電流很小,在開關管開通期間,C4和C8上的電壓比較穩定,分別近似等于輸出電壓和輸出電壓。這種控制方式廣泛應用于高壓buck,例如我們熟知的PI的LNK30x系列以及ST的Viper系列。這種電路的缺點非常明顯,一方面浮地導致IC抗干擾能力差,一方面輸出電壓不能精確控制。
最好是把手冊附上(看帖人很懶),IC框圖帖上,這樣對該IC不熟的掃一眼能知道大概IC內部
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48125W
LV.2
19
2016-04-16 20:41
@rj44444
1.buck整體而言384x構成Buck電路是相對麻煩的。但很多時候,由于其足夠的廉價和成熟,工程師們愿意增加很多外圍器件來克服這些問題。根據開關管所在的位置,Buck電路可以分為低邊Buck和高邊Buck。對于低邊Buck,384x的驅動及電流采樣電路很好做,但由于輸入輸出公共點是Vin而非GND,導致電壓反饋電路比較麻煩,通常需要一個光耦;對于高邊Buck,384x的驅動及電流采樣變得相對復雜,為了驅動高邊管,通常需要一顆自舉的高邊驅動IC,為了采樣到高邊管的峰值電流,則通常需要外加一個電流互感器。1.1低邊buck這里首先給出一個3843用作低邊Buck的簡化電路圖,指標擬定如下:輸入:9--20VDC輸出:5V/3A電路原理圖如下:為了實現輸入輸出不共地輸出電壓的反饋,使用TL431+光耦作為反饋,384x內部的誤差放大器沒有使用。為了避免低壓輸入下的次諧波振蕩問題,使用C4為電流采樣端注入斜坡信號,充當斜率補償。[圖片]按照圖中R1、C5取值,開關頻率約100KHz,按照以下公式,Vin取最大值20V,detaIL取電感平均電流即輸出電流的50%,得到L=25uH,取22uH電感峰值電流約為1.25Io=3.75A,取IC限流點4A[圖片]1.2高邊buck接下來我們來看一個高邊buck,輸入輸出規格與上面的低邊buck相同。[圖片]前面提到,384x這類低邊驅動的IC要做高邊buck,面臨電流采樣和驅動問題。上圖采用浮地驅動的形式可以規避這兩個問題。在D3續流期間,輸入電壓通過D1為C8充電,輸出電壓通過D2為C4充電,由于IC本身的功耗及電壓采樣部分電流很小,在開關管開通期間,C4和C8上的電壓比較穩定,分別近似等于輸出電壓和輸出電壓。這種控制方式廣泛應用于高壓buck,例如我們熟知的PI的LNK30x系列以及ST的Viper系列。這種電路的缺點非常明顯,一方面浮地導致IC抗干擾能力差,一方面輸出電壓不能精確控制。
高邊的電路第一次看到,IC工作時其gnd是跳動的?這也能工作啊?
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2016-04-18 17:17
先收藏,等寫完再來學習
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種樹人
LV.1
21
2016-04-18 21:22
學習
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raulgu
LV.4
22
2016-04-19 22:44
@種樹人
學習
好好學習呵呵
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2016-04-22 00:01
@48125W
高邊的電路第一次看到,IC工作時其gnd是跳動的?這也能工作啊?
可以工作,可以參考PI的LNK30x系列
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2016-04-22 21:44

支持

搬個凳子聽課

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yishiqihua
LV.1
25
2016-04-25 10:39
收藏學習,回來研究!
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蕁麻草
LV.3
26
2016-04-25 12:29

除了基本拓撲,3843外加一些簡單的邏輯芯片,還可以實現:

1.有源嵌位正激(高邊鉗位or低邊鉗位)及其同步整流控制

2.有源嵌位正反激(高邊鉗位or低邊鉗位)及其同步整流控制

3.硬開關全橋(半橋、推挽)及其同步整流控制

4.移相全橋及其同步整流控制

5.三電平半橋

6.Buck,Boost,Buck-Boost及其同步整流控制

。。。

還有,LLC勉強也可以,只是比較麻煩一些。

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2016-04-27 09:59
關注,請繼續哈!
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314340889
LV.2
28
2016-04-27 10:43

關注并學習

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48125W
LV.2
29
2016-05-03 21:02
@rj44444
2.BOOST下面仍然以一個實例開始,規格如下:輸入:9--20VDC輸出:24V/0.5A開關頻率仍然定在100KHz。由于輸入范圍較寬,本設計讓電路一直工作在DCM狀態,避免次諧波振蕩問題。我們假設輸入8V時電路恰好工作在臨界模式,那么我們可以用連續模式的方法計算,同時又能確保電路在整個輸入范圍內一直處于DCM。計算過程如下:[圖片]按照設計參數,應用電路如下:[圖片]
加班了?好久都沒更
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2016-05-07 23:32
加個sepic
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2016-05-07 23:37
@rj44444
1.buck整體而言384x構成Buck電路是相對麻煩的。但很多時候,由于其足夠的廉價和成熟,工程師們愿意增加很多外圍器件來克服這些問題。根據開關管所在的位置,Buck電路可以分為低邊Buck和高邊Buck。對于低邊Buck,384x的驅動及電流采樣電路很好做,但由于輸入輸出公共點是Vin而非GND,導致電壓反饋電路比較麻煩,通常需要一個光耦;對于高邊Buck,384x的驅動及電流采樣變得相對復雜,為了驅動高邊管,通常需要一顆自舉的高邊驅動IC,為了采樣到高邊管的峰值電流,則通常需要外加一個電流互感器。1.1低邊buck這里首先給出一個3843用作低邊Buck的簡化電路圖,指標擬定如下:輸入:9--20VDC輸出:5V/3A電路原理圖如下:為了實現輸入輸出不共地輸出電壓的反饋,使用TL431+光耦作為反饋,384x內部的誤差放大器沒有使用。為了避免低壓輸入下的次諧波振蕩問題,使用C4為電流采樣端注入斜坡信號,充當斜率補償。[圖片]按照圖中R1、C5取值,開關頻率約100KHz,按照以下公式,Vin取最大值20V,detaIL取電感平均電流即輸出電流的50%,得到L=25uH,取22uH電感峰值電流約為1.25Io=3.75A,取IC限流點4A[圖片]1.2高邊buck接下來我們來看一個高邊buck,輸入輸出規格與上面的低邊buck相同。[圖片]前面提到,384x這類低邊驅動的IC要做高邊buck,面臨電流采樣和驅動問題。上圖采用浮地驅動的形式可以規避這兩個問題。在D3續流期間,輸入電壓通過D1為C8充電,輸出電壓通過D2為C4充電,由于IC本身的功耗及電壓采樣部分電流很小,在開關管開通期間,C4和C8上的電壓比較穩定,分別近似等于輸出電壓和輸出電壓。這種控制方式廣泛應用于高壓buck,例如我們熟知的PI的LNK30x系列以及ST的Viper系列。這種電路的缺點非常明顯,一方面浮地導致IC抗干擾能力差,一方面輸出電壓不能精確控制。

版主能否弄個輸入輸出共地的低COST的Buck線路參考下

上回有看到電動車的充電器好像是這樣的設計的。

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