使用UC3842设计的CUK降压电路(无PCB电路板).doc

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Buck-Boost电路——降压或升压斩波器,其输出平均电压Uo大于或小于输入电压Ui,极性相反,电感传输。
Cuk电路——降压或升压斩波器,其输出平均电压Uo大于或小于输入电压UI,极性相反,电容传输。
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第二章3843设计的CUKDC-DC电路
、3843性能介绍
The3842A(AM)/43A(AM)/44A(AM)/45A(AM)−,atemperaturecompensatedreference,highgainerroramplifier,currentsensingcomparator,(AM)and3844A(AM)haveUVLOthresholdsof16V(on)and10V(off).Thecorrespondingthresholdsforthe3843A(AM)/45A(AM)(on)(off).TheMIK3842A(AM)andMIK3843A(AM)canoperatewithin100%(AM)andUC3845A(AM)canoperatewithin50%dutycycle.
The384XA(AM)hasStart-(typ).
Features
•LowStart-UpandOperatingCurrent
•HighCurrentTotemPoleOutput
•UndervoltageLockoutWithHysteresis
•OperatingFrequencyUpTo300KHz(384XA)500KHz(384XAM)
、引脚定义
、由3843设计的CUK降压电路原理图
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、工作原理介绍
当+12V通过D1加到U1的第7脚后,随着电容C2两端电压慢慢升高,,U1开始启动,第8脚输出+5V50MA稳压电源。同时V1也经过D1和L1给电容C1充电,C1两端的电压达到Vi,且左+右-。
第8脚输出的+5V经R1加到U1第4脚,同时为电容C3充电。这时R1和C3组成的RC振荡电路开始工作,为U1提供稳定的工作频率。当RC振荡进入稳态后,U1的第6脚开始输出PWM脉冲,并给R4耦合给Q1的G极。
在Ton周期,Q1导通,输入电压Vi通过L1,Q1,为电容C充电,C为负载供电。同时C1中的电能释放,通过L2和电容C沟成回路,对电容C充电,下正上负,同时部分电能转化为磁能存储在L2中。电源管Q1中的电流有两个,一个是L1中的电流,另一个是C1中的电流。
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在Toff周期Q1截止,输入电压Vi通过L1开始为C1充电,电容C1的电压上正下负。同时L2的电流方向不变,通过二极管D,对电容C充电,磁通转化为电能,存储在电容C中。二极管D中有两种电流,一个是对C1的充电电流,一个L2中的电流。
所以无论Q1导通与否,C在Ton期间和Toff期间都有连续的充电电流。
(2)、状态指示
R7和LED1为指示状态设置,当-5V电压输出时,LED1亮起,说明-5V电压已经产生。当-5V负载过重或短路时,U1保护,第6脚停止输出PWM脉冲,-5V电压消失,LED1熄灭。
(3)、过流保护
电阻R6为过流取样电阻,该电阻有两个作用,,U1过流保护动作,第6脚停止输出PWM脉冲,输出电压-5V消失。
二是该电阻能够对每一个方波进行检测,当通过的方波开启时间过长时,U1能够强制停止第6脚的输出,防止意外干扰导致Q1长时间导通引起过热损坏。所以R6不能使用导线短接,否则会引起U1长时间检测不到信号,而导致Q1长时间导通而过热损坏。
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(4)、输出电压调整
CUK电路的输出为负压,而UC3843的BF反馈端要求输入的电压为-—,所以直接使用电阻分压取样是不符合要求。所以需要利用TL431和光耦配合,将负压的反馈信号转为正向电压。
R1和VR1组成反馈取样电路,调整VR1的阻值,改变VR1与R1的分压比,把此电压输出到U1的第2脚,U1改变第6脚输出的PWM占空比的大小,从而改变输出电压的高低。
、元件的选用与取值
对于电感L1、L2与耦合电容C1及输出电容C8的计算,需要假定一些条件和参数不变,如下图所示

WhenMOSFETQ1switcheson,
 
 whereVisthevoltageacrosstheinductor(inthiscaseitisequaltotheinputvoltage),Listheinductorvalueanddi/,thechangeincurrentwithtimeisconstant.
WhentheMOSFETQ1switchesoff,(topushcurrentoutoftherighthandend),therighthandsideoftheinductorfliespositivetoavoltage
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(whichishigherthanVin).TherighthandsideofC1isclampedto+,,.
 SincethevoltageVcapishigherthanVin,
 whereVisthevoltageacrosstheinductor,thus
Itisinterestingtonotethatthevalueofdi/.
,anequalnegativegoingvoltageappearsontheanodeofdiodeDsothisnodetransitionsfrom0Vto–(attherighthandnodeofC1)beingappliedtoanLCfilter(L2andC2).TheLCfilteraveragesoutthissquarewavetoproduceaflatDCvoltagewhoseamplitudeissomewherebetween0Vand–.
 Wearenowgoingtocalculatethedutycycle(theratiooftheONtimeoftheMOSFETQ1tothetotalswitchingperiod)andthevoltage(Vcap)onthecouplingcapacitorC1.
 
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(dt1+dt2)gives
IftheDutyCycle(DC)canberepresentedby
 then
so
HerewecanseetheDrainvoltagegoingfrom0VtoVcap(asyetuncalculated).
Now,,whenV(diode)isat0VtherewillbeapositivevoltagefromV(diode)toV(out)(diode)isnegativetherewillbeanegativevoltagefromV(diode)toV(out)sotheinductorcurrentwillramptoamorenegativevalue.
Insteadystate,whentheMOSFETswitchesONV(diode)isat–VcandthevoltageacrossinductorL2is(-Vout-(-Vcap)),thusthechangeincurrentisrepresentedby
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