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【我是工程师第二季】384x玩转所有常规拓扑

为什么选这么老掉牙的IC?

UC384x尽管古老,但其应用仍然是相当的广泛。不完全概况,它至少有以下优点:

1. 足够的稳定成熟

2. 廉价

3. 可调整的开关频率

4. 较强的驱动能力

5. 多选的启动电压


这个帖子主要讲什么?

UC384x的控制原理绝大多数电源界从业人士都很熟悉,帖子主要介绍384x应用于各个常规拓扑的应用实用电路,初步计划包含但不限于以下拓扑:

1. buck(低边开关&高边开关)

2. boost

3. buck-boost(反极性)

4. flyback

5. 单管/双管正激

......


由于完成多个实用电路需要时间,楼主可能不一定能够以网友预期的速度更新帖子,如果有网友比较空闲,可以帮忙搭搭电路,测试测试,楼主来画原理图,提供器件。

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2016-04-11 23:05

1. buck

整体而言384x构成Buck电路是相对麻烦的。但很多时候,由于其足够的廉价和成熟,工程师们愿意增加很多外围器件来克服这些问题。

根据开关管所在的位置,Buck电路可以分为低边Buck和高边Buck。对于低边Buck,384x的驱动及电流采样电路很好做,但由于输入输出公共点是Vin而非GND,导致电压反馈电路比较麻烦,通常需要一个光耦;对于高边Buck,384x的驱动及电流采样变得相对复杂,为了驱动高边管,通常需要一颗自举的高边驱动IC,为了采样到高边管的峰值电流,则通常需要外加一个电流互感器。

1.1 低边buck

这里首先给出一个3843用作低边Buck的简化电路图,指标拟定如下:

输入:9--20VDC

输出:5V/3A


电路原理图如下:

为了实现输入输出不共地输出电压的反馈,使用TL431+光耦作为反馈,384x内部的误差放大器没有使用。为了避免低压输入下的次谐波振荡问题,使用C4为电流采样端注入斜坡信号,充当斜率补偿。



按照图中R1、C5取值,开关频率约100KHz,按照以下公式,Vin取最大值20V,detaIL取电感平均电流即输出电流的50%,得到L=25uH,取22uH

电感峰值电流约为1.25Io=3.75A,取IC限流点4A



1.2 高边buck

接下来我们来看一个高边buck,输入输出规格与上面的低边buck相同。

前面提到,384x这类低边驱动的IC要做高边buck,面临电流采样和驱动问题。上图采用浮地驱动的形式可以规避这两个问题。在D3续流期间,输入电压通过D1为C8充电,输出电压通过D2为C4充电,由于IC本身的功耗及电压采样部分电流很小,在开关管开通期间,C4和C8上的电压比较稳定,分别近似等于输出电压和输出电压。

这种控制方式广泛应用于高压buck,例如我们熟知的PI的LNK30x系列以及ST的Viper系列。这种电路的缺点非常明显,一方面浮地导致IC抗干扰能力差,一方面输出电压不能精确控制。





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2016-04-11 23:06
@rj44444
1.buck整体而言384x构成Buck电路是相对麻烦的。但很多时候,由于其足够的廉价和成熟,工程师们愿意增加很多外围器件来克服这些问题。根据开关管所在的位置,Buck电路可以分为低边Buck和高边Buck。对于低边Buck,384x的驱动及电流采样电路很好做,但由于输入输出公共点是Vin而非GND,导致电压反馈电路比较麻烦,通常需要一个光耦;对于高边Buck,384x的驱动及电流采样变得相对复杂,为了驱动高边管,通常需要一颗自举的高边驱动IC,为了采样到高边管的峰值电流,则通常需要外加一个电流互感器。1.1低边buck这里首先给出一个3843用作低边Buck的简化电路图,指标拟定如下:输入:9--20VDC输出:5V/3A电路原理图如下:为了实现输入输出不共地输出电压的反馈,使用TL431+光耦作为反馈,384x内部的误差放大器没有使用。为了避免低压输入下的次谐波振荡问题,使用C4为电流采样端注入斜坡信号,充当斜率补偿。[图片]按照图中R1、C5取值,开关频率约100KHz,按照以下公式,Vin取最大值20V,detaIL取电感平均电流即输出电流的50%,得到L=25uH,取22uH电感峰值电流约为1.25Io=3.75A,取IC限流点4A[图片]1.2高边buck接下来我们来看一个高边buck,输入输出规格与上面的低边buck相同。[图片]前面提到,384x这类低边驱动的IC要做高边buck,面临电流采样和驱动问题。上图采用浮地驱动的形式可以规避这两个问题。在D3续流期间,输入电压通过D1为C8充电,输出电压通过D2为C4充电,由于IC本身的功耗及电压采样部分电流很小,在开关管开通期间,C4和C8上的电压比较稳定,分别近似等于输出电压和输出电压。这种控制方式广泛应用于高压buck,例如我们熟知的PI的LNK30x系列以及ST的Viper系列。这种电路的缺点非常明显,一方面浮地导致IC抗干扰能力差,一方面输出电压不能精确控制。

2. BOOST

下面仍然以一个实例开始,规格如下:

输入:9--20VDC

输出:24V/0.5A

开关频率仍然定在100KHz。由于输入范围较宽,本设计让电路一直工作在DCM状态,避免次谐波振荡问题。我们假设输入8V时电路恰好工作在临界模式,那么我们可以用连续模式的方法计算,同时又能确保电路在整个输入范围内一直处于DCM。计算过程如下:

按照设计参数,应用电路如下:


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2016-04-11 23:06
@rj44444
2.BOOST下面仍然以一个实例开始,规格如下:输入:9--20VDC输出:24V/0.5A开关频率仍然定在100KHz。由于输入范围较宽,本设计让电路一直工作在DCM状态,避免次谐波振荡问题。我们假设输入8V时电路恰好工作在临界模式,那么我们可以用连续模式的方法计算,同时又能确保电路在整个输入范围内一直处于DCM。计算过程如下:[图片]按照设计参数,应用电路如下:[图片]
占楼
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2016-04-11 23:06
@rj44444
占楼
占楼
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615743364
LV.2
6
2016-04-11 23:25

占楼

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615743364
LV.2
7
2016-04-11 23:26
@rj44444
1.buck整体而言384x构成Buck电路是相对麻烦的。但很多时候,由于其足够的廉价和成熟,工程师们愿意增加很多外围器件来克服这些问题。根据开关管所在的位置,Buck电路可以分为低边Buck和高边Buck。对于低边Buck,384x的驱动及电流采样电路很好做,但由于输入输出公共点是Vin而非GND,导致电压反馈电路比较麻烦,通常需要一个光耦;对于高边Buck,384x的驱动及电流采样变得相对复杂,为了驱动高边管,通常需要一颗自举的高边驱动IC,为了采样到高边管的峰值电流,则通常需要外加一个电流互感器。1.1低边buck这里首先给出一个3843用作低边Buck的简化电路图,指标拟定如下:输入:9--20VDC输出:5V/3A电路原理图如下:为了实现输入输出不共地输出电压的反馈,使用TL431+光耦作为反馈,384x内部的误差放大器没有使用。为了避免低压输入下的次谐波振荡问题,使用C4为电流采样端注入斜坡信号,充当斜率补偿。[图片]按照图中R1、C5取值,开关频率约100KHz,按照以下公式,Vin取最大值20V,detaIL取电感平均电流即输出电流的50%,得到L=25uH,取22uH电感峰值电流约为1.25Io=3.75A,取IC限流点4A[图片]1.2高边buck接下来我们来看一个高边buck,输入输出规格与上面的低边buck相同。[图片]前面提到,384x这类低边驱动的IC要做高边buck,面临电流采样和驱动问题。上图采用浮地驱动的形式可以规避这两个问题。在D3续流期间,输入电压通过D1为C8充电,输出电压通过D2为C4充电,由于IC本身的功耗及电压采样部分电流很小,在开关管开通期间,C4和C8上的电压比较稳定,分别近似等于输出电压和输出电压。这种控制方式广泛应用于高压buck,例如我们熟知的PI的LNK30x系列以及ST的Viper系列。这种电路的缺点非常明显,一方面浮地导致IC抗干扰能力差,一方面输出电压不能精确控制。

占楼

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615743364
LV.2
8
2016-04-11 23:26
@rj44444
2.BOOST下面仍然以一个实例开始,规格如下:输入:9--20VDC输出:24V/0.5A开关频率仍然定在100KHz。由于输入范围较宽,本设计让电路一直工作在DCM状态,避免次谐波振荡问题。我们假设输入8V时电路恰好工作在临界模式,那么我们可以用连续模式的方法计算,同时又能确保电路在整个输入范围内一直处于DCM。计算过程如下:[图片]按照设计参数,应用电路如下:[图片]

占楼

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

占楼

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615743364
LV.2
10
2016-04-11 23:28
期待楼主开讲,多讲下改芯片应用各种拓扑优缺点;
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2016-04-12 11:04
自带板凳,等楼主开讲喽~
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615743364
LV.2
12
2016-04-12 21:49
期待楼主开讲
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st.you
LV.10
13
2016-04-13 11:23
不会半桥全桥一类的,也用它来玩吧?
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zwcyqxzcx
LV.6
14
2016-04-13 11:55
@rj44444
占楼
关注好贴!
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2016-04-13 11:56
@rj44444
1.buck整体而言384x构成Buck电路是相对麻烦的。但很多时候,由于其足够的廉价和成熟,工程师们愿意增加很多外围器件来克服这些问题。根据开关管所在的位置,Buck电路可以分为低边Buck和高边Buck。对于低边Buck,384x的驱动及电流采样电路很好做,但由于输入输出公共点是Vin而非GND,导致电压反馈电路比较麻烦,通常需要一个光耦;对于高边Buck,384x的驱动及电流采样变得相对复杂,为了驱动高边管,通常需要一颗自举的高边驱动IC,为了采样到高边管的峰值电流,则通常需要外加一个电流互感器。1.1低边buck这里首先给出一个3843用作低边Buck的简化电路图,指标拟定如下:输入:9--20VDC输出:5V/3A电路原理图如下:为了实现输入输出不共地输出电压的反馈,使用TL431+光耦作为反馈,384x内部的误差放大器没有使用。为了避免低压输入下的次谐波振荡问题,使用C4为电流采样端注入斜坡信号,充当斜率补偿。[图片]按照图中R1、C5取值,开关频率约100KHz,按照以下公式,Vin取最大值20V,detaIL取电感平均电流即输出电流的50%,得到L=25uH,取22uH电感峰值电流约为1.25Io=3.75A,取IC限流点4A[图片]1.2高边buck接下来我们来看一个高边buck,输入输出规格与上面的低边buck相同。[图片]前面提到,384x这类低边驱动的IC要做高边buck,面临电流采样和驱动问题。上图采用浮地驱动的形式可以规避这两个问题。在D3续流期间,输入电压通过D1为C8充电,输出电压通过D2为C4充电,由于IC本身的功耗及电压采样部分电流很小,在开关管开通期间,C4和C8上的电压比较稳定,分别近似等于输出电压和输出电压。这种控制方式广泛应用于高压buck,例如我们熟知的PI的LNK30x系列以及ST的Viper系列。这种电路的缺点非常明显,一方面浮地导致IC抗干扰能力差,一方面输出电压不能精确控制。
占楼学习
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bydxiaoliu
LV.1
16
2016-04-15 23:44
好帖子!电源小白期待楼主更新,并期待各位更多干货!
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2016-04-16 09:56
@st.you
不会半桥全桥一类的,也用它来玩吧?
正常,包括对称和不对称的,不过性价比和专用IC差不了多少。
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48125W
LV.2
18
2016-04-16 20:33
@rj44444
1.buck整体而言384x构成Buck电路是相对麻烦的。但很多时候,由于其足够的廉价和成熟,工程师们愿意增加很多外围器件来克服这些问题。根据开关管所在的位置,Buck电路可以分为低边Buck和高边Buck。对于低边Buck,384x的驱动及电流采样电路很好做,但由于输入输出公共点是Vin而非GND,导致电压反馈电路比较麻烦,通常需要一个光耦;对于高边Buck,384x的驱动及电流采样变得相对复杂,为了驱动高边管,通常需要一颗自举的高边驱动IC,为了采样到高边管的峰值电流,则通常需要外加一个电流互感器。1.1低边buck这里首先给出一个3843用作低边Buck的简化电路图,指标拟定如下:输入:9--20VDC输出:5V/3A电路原理图如下:为了实现输入输出不共地输出电压的反馈,使用TL431+光耦作为反馈,384x内部的误差放大器没有使用。为了避免低压输入下的次谐波振荡问题,使用C4为电流采样端注入斜坡信号,充当斜率补偿。[图片]按照图中R1、C5取值,开关频率约100KHz,按照以下公式,Vin取最大值20V,detaIL取电感平均电流即输出电流的50%,得到L=25uH,取22uH电感峰值电流约为1.25Io=3.75A,取IC限流点4A[图片]1.2高边buck接下来我们来看一个高边buck,输入输出规格与上面的低边buck相同。[图片]前面提到,384x这类低边驱动的IC要做高边buck,面临电流采样和驱动问题。上图采用浮地驱动的形式可以规避这两个问题。在D3续流期间,输入电压通过D1为C8充电,输出电压通过D2为C4充电,由于IC本身的功耗及电压采样部分电流很小,在开关管开通期间,C4和C8上的电压比较稳定,分别近似等于输出电压和输出电压。这种控制方式广泛应用于高压buck,例如我们熟知的PI的LNK30x系列以及ST的Viper系列。这种电路的缺点非常明显,一方面浮地导致IC抗干扰能力差,一方面输出电压不能精确控制。
最好是把手册附上(看帖人很懒),IC框图帖上,这样对该IC不熟的扫一眼能知道大概IC内部
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48125W
LV.2
19
2016-04-16 20:41
@rj44444
1.buck整体而言384x构成Buck电路是相对麻烦的。但很多时候,由于其足够的廉价和成熟,工程师们愿意增加很多外围器件来克服这些问题。根据开关管所在的位置,Buck电路可以分为低边Buck和高边Buck。对于低边Buck,384x的驱动及电流采样电路很好做,但由于输入输出公共点是Vin而非GND,导致电压反馈电路比较麻烦,通常需要一个光耦;对于高边Buck,384x的驱动及电流采样变得相对复杂,为了驱动高边管,通常需要一颗自举的高边驱动IC,为了采样到高边管的峰值电流,则通常需要外加一个电流互感器。1.1低边buck这里首先给出一个3843用作低边Buck的简化电路图,指标拟定如下:输入:9--20VDC输出:5V/3A电路原理图如下:为了实现输入输出不共地输出电压的反馈,使用TL431+光耦作为反馈,384x内部的误差放大器没有使用。为了避免低压输入下的次谐波振荡问题,使用C4为电流采样端注入斜坡信号,充当斜率补偿。[图片]按照图中R1、C5取值,开关频率约100KHz,按照以下公式,Vin取最大值20V,detaIL取电感平均电流即输出电流的50%,得到L=25uH,取22uH电感峰值电流约为1.25Io=3.75A,取IC限流点4A[图片]1.2高边buck接下来我们来看一个高边buck,输入输出规格与上面的低边buck相同。[图片]前面提到,384x这类低边驱动的IC要做高边buck,面临电流采样和驱动问题。上图采用浮地驱动的形式可以规避这两个问题。在D3续流期间,输入电压通过D1为C8充电,输出电压通过D2为C4充电,由于IC本身的功耗及电压采样部分电流很小,在开关管开通期间,C4和C8上的电压比较稳定,分别近似等于输出电压和输出电压。这种控制方式广泛应用于高压buck,例如我们熟知的PI的LNK30x系列以及ST的Viper系列。这种电路的缺点非常明显,一方面浮地导致IC抗干扰能力差,一方面输出电压不能精确控制。
高边的电路第一次看到,IC工作时其gnd是跳动的?这也能工作啊?
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2016-04-18 17:17
先收藏,等写完再来学习
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种树人
LV.1
21
2016-04-18 21:22
学习
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raulgu
LV.4
22
2016-04-19 22:44
@种树人
学习
好好学习呵呵
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2016-04-22 00:01
@48125W
高边的电路第一次看到,IC工作时其gnd是跳动的?这也能工作啊?
可以工作,可以参考PI的LNK30x系列
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2016-04-22 21:44

支持

搬个凳子听课

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yishiqihua
LV.1
25
2016-04-25 10:39
收藏学习,回来研究!
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荨麻草
LV.3
26
2016-04-25 12:29

除了基本拓扑,3843外加一些简单的逻辑芯片,还可以实现:

1.有源嵌位正激(高边钳位or低边钳位)及其同步整流控制

2.有源嵌位正反激(高边钳位or低边钳位)及其同步整流控制

3.硬开关全桥(半桥、推挽)及其同步整流控制

4.移相全桥及其同步整流控制

5.三电平半桥

6.Buck,Boost,Buck-Boost及其同步整流控制

。。。

还有,LLC勉强也可以,只是比较麻烦一些。

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2016-04-27 09:59
关注,请继续哈!
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314340889
LV.2
28
2016-04-27 10:43

关注并学习

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48125W
LV.2
29
2016-05-03 21:02
@rj44444
2.BOOST下面仍然以一个实例开始,规格如下:输入:9--20VDC输出:24V/0.5A开关频率仍然定在100KHz。由于输入范围较宽,本设计让电路一直工作在DCM状态,避免次谐波振荡问题。我们假设输入8V时电路恰好工作在临界模式,那么我们可以用连续模式的方法计算,同时又能确保电路在整个输入范围内一直处于DCM。计算过程如下:[图片]按照设计参数,应用电路如下:[图片]
加班了?好久都没更
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2016-05-07 23:32
加个sepic
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2016-05-07 23:37
@rj44444
1.buck整体而言384x构成Buck电路是相对麻烦的。但很多时候,由于其足够的廉价和成熟,工程师们愿意增加很多外围器件来克服这些问题。根据开关管所在的位置,Buck电路可以分为低边Buck和高边Buck。对于低边Buck,384x的驱动及电流采样电路很好做,但由于输入输出公共点是Vin而非GND,导致电压反馈电路比较麻烦,通常需要一个光耦;对于高边Buck,384x的驱动及电流采样变得相对复杂,为了驱动高边管,通常需要一颗自举的高边驱动IC,为了采样到高边管的峰值电流,则通常需要外加一个电流互感器。1.1低边buck这里首先给出一个3843用作低边Buck的简化电路图,指标拟定如下:输入:9--20VDC输出:5V/3A电路原理图如下:为了实现输入输出不共地输出电压的反馈,使用TL431+光耦作为反馈,384x内部的误差放大器没有使用。为了避免低压输入下的次谐波振荡问题,使用C4为电流采样端注入斜坡信号,充当斜率补偿。[图片]按照图中R1、C5取值,开关频率约100KHz,按照以下公式,Vin取最大值20V,detaIL取电感平均电流即输出电流的50%,得到L=25uH,取22uH电感峰值电流约为1.25Io=3.75A,取IC限流点4A[图片]1.2高边buck接下来我们来看一个高边buck,输入输出规格与上面的低边buck相同。[图片]前面提到,384x这类低边驱动的IC要做高边buck,面临电流采样和驱动问题。上图采用浮地驱动的形式可以规避这两个问题。在D3续流期间,输入电压通过D1为C8充电,输出电压通过D2为C4充电,由于IC本身的功耗及电压采样部分电流很小,在开关管开通期间,C4和C8上的电压比较稳定,分别近似等于输出电压和输出电压。这种控制方式广泛应用于高压buck,例如我们熟知的PI的LNK30x系列以及ST的Viper系列。这种电路的缺点非常明显,一方面浮地导致IC抗干扰能力差,一方面输出电压不能精确控制。

版主能否弄个输入输出共地的低COST的Buck线路参考下

上回有看到电动车的充电器好像是这样的设计的。

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