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保姆级电源入门:一款3843做的BUCK电源

大家好,我是电源网的兰波。最近在学习开关电源技术,我计划用3843来实现一些列的电路拓扑,包括:BUCK、BOOST、SEPIC、FLYBACK、单管正激、双管正激。一边学习、一边动手做出来、一边在论坛分享。我之前做过很长一段时间的编程工作,读的也是文科,学习电源还是比较费劲的,幸亏我认识很多的大咖,可以向他们请教。我写的帖子应该是比较入门级的,浅显易懂的,我希望文科生也能看得懂。另外我的帖子都会动手制作实物,理论结合实践。争取做到保姆级分享,知无不言,只是水平有限,不对之处还请轻喷。当然我也不知道会学到什么程度,平时工作也比较忙,学到哪算哪吧。 

为什么都用3843来实现呢?有如下几个原因:① 不能用集成度太高的芯片,否则很多技术细节大家无法学到。② 用同一个芯片,这样可以降低大家熟悉不同芯片的学习成本。而且不同电路还可以互相对比,触类旁通。③ 3843和3842是开关电源里非常经典的芯片,期众基础好,资料多。而且这个芯片现在还有很多公司在用,市场上有大量的产品在出货。④ 这个芯片比较便宜,淘宝上都出都有卖。

最近我的BUCK电源做出来了,我设计这个电源的参数规划如下:

① 输入10-32V DC,输出5V DC。需要在这个范围内,占空比波形稳定,环路稳定。

② 这个电源负载主要是一个5欧姆的水泥电阻,输出电流大概1A。

③ 这个电源要实现基本的防反接保护,短路30秒以内不会烧坏元器件。

④ 这个板子以学习为目的,不追求优化、效率、电磁兼容,也不是工业产品。所以这些方面不会作为重点(主要是我也不会)

这个板子的电路图如下:

这个板子我做成可插拔的形式了,里面的元器件随时可插拔替换,方便我们做对比分析。板子上有大量的探针,方便查看波形,可以360度无死角查看工作状态:

最后再说下,我为什么用3843呀。其实3842的知名度更高,用3843的原因主要是3843的电压范围更大,这是我想要的,其他这两个IC没啥区别,可以替换着使用。

另外,我上传一格3842/3843的中文规格书,很多一手资料大家可以在里面查:

uc384X中文手册.pdf

另外这个板子大家也可以在淘宝上购买,自己回去动手做实验,看波形:

https://item.taobao.com/item.htm?spm=2013.1.w4023-23283061880.7.5c1762eaDgbhzF&id=640498760288

今天就发到这里呀,以后有时间了,我就过来慢慢更新,欢迎大家收藏回帖。你的回帖就是我最大的鼓励。 :)

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2021-04-10 20:43
这年头老板都亲自出来写帖子了,唉,让我等屌丝情何以堪。
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兰波
LV.8
3
2021-04-10 22:11
@hello-no1
这年头老板都亲自出来写帖子了,唉,让我等屌丝情何以堪。
哈哈,目标不同,我是把学习当yu乐。:)  玩玩电源蛮有意思的。我肯定到不了版主大人的程度的。
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2021-04-11 00:01
我的天
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人参果
LV.4
5
2021-04-11 12:08
文科转理科需要从头来过。不敢想象,还编程。
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2021-04-11 12:36
呀~老板来亲自操刀啦!嘿嘿嘿
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兰波
LV.8
7
2021-04-11 13:13
@川理学子
呀~老板来亲自操刀啦!嘿嘿嘿
川里,见笑了,有内容了,还请你多多补充呀。
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2021-04-11 13:21
实验教学选型很不错
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2021-04-11 13:51
@兰波
川里,见笑了,有内容了,还请你多多补充呀。
一起学!习一起学习!
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2021-04-11 20:59

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兰波
LV.8
11
2021-04-12 08:37
@世界真奇妙
谢谢版主,多多指教。
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兰波
LV.8
12
2021-04-12 09:01


这是本电路板的工作原理,几个要点:

① 我们假设输入是10V,目标输出是5V。我们知道BUCK电路是降压电路,我们看看他是如何稳定降压到5V的。

② 整个电路是由1个司令(IC)和4个士兵(Q1、L1、D1、C1)来协作完成的,我们来看5个人的分工。

③ 先介绍4个士兵:Q1是开关管,他接受信号(PWM)来控制电路的高速开关。L1是电感,他可以将电能转换成磁能,没有电压的时候,它又能把磁能转化成电能释放。D1是二极管,它是一个单向阀门,电流只能从一个方向流过它。C1是电容,它可以储存电能,释放电能。

④ 3843芯片就是将军,他指挥4个士兵分工协作。将军有2只眼睛和1个手。一只眼睛耵着输出电压:高于目标值(5V),他就会命令Q1关断,别给后面输出能量了。低于目标,就叫Q1开通,输送能量。另一只眼睛盯着输出电流,高了就关Q1。两只眼同时盯着,谁先高了都关Q1。

⑤ 再分别介绍一下4个士兵的其他本领:Q1一般是用三极管、mos、igbt来实现,我这里用的是P型mos,为什么这么用,以后再说;L1是电感,电流会流过他。流过他的电流不能突然变化,他会慢慢的让流过他的电流达到最大,释放的时候,电流也是慢慢变小。D1功能比较简单,他在这里起到续流的作用。就是Q1关断时,L1释放电能,得有一个回路,就会流经他。这个理解起来需要花点时间,以后再说;C1是电容,他也是储能器件。他和电感不同得是,电流不能通过他,他是个蓄水池,他可以维持电压的稳定。以后我们会把C1去掉,做实验,这样很多工作波形就能看得很清楚了。


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jlh213
LV.6
13
2021-04-12 09:55
@hello-no1
这年头老板都亲自出来写帖子了,唉,让我等屌丝情何以堪。
老板威武!
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2021-04-12 09:56
我的天,这真的是兰总吗,给兰总点赞。
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2021-04-12 10:00
@兰波
谢谢版主,多多指教。

兰老板过谦

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ymlh924
LV.2
16
2021-04-12 10:04
欣赏!
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2021-04-12 10:09

欢迎老板大驾!

多多发帖,出个系列

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2021-04-13 08:09
@电源网-静静
欢迎老板大驾!多多发帖,出个系列[图片]
兰总出帖,静静还不赶紧加个精。
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yanyan372
LV.2
19
2021-04-13 10:27
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2021-04-13 10:37
@qinzutaim
[图片]兰总出帖,静静还不赶紧加个精。
老板说要低调,把加精的机会留给广大网友。要保密
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兰波
LV.8
21
2021-04-13 12:05
@qinzutaim
[图片]兰总出帖,静静还不赶紧加个精。
版主大人,加精就不需要了,给自己加个鸡腿。
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兰波
LV.8
22
2021-04-13 13:49

BUCK电路本质是通过控制开关管(MOS管)的开通和关闭的时间比例来控制输入往输出的输送能量的大小。举个大家都能懂的例子:一个马路上的红绿灯。绿灯让车辆通行(电流),红灯禁止同行。我们是不是可以通过控制一个周期内绿灯的时间比例,来控制通过路口的车流?一次红灯时长加绿灯时长叫周期,周期的倒数叫频率;一次绿灯时长除以周期叫【占空比】。这个在电路里是一样一样的。


我们来做实验,把示波器的探头地夹住J7和J8,得到下面MOS的三张波形:


一:输入10V,输出4.9,此时的占空比是61%。频率是37KHz,周期是27微秒。



二:输入20V,输出5.0,此时的占空比是31%。频率是37KHz,周期是27微秒。


三:输入30V,输出5.0,此时的占空比是20%。频率是36KHz,周期是28微秒。


我们通过输入10、20、30V三种情况,可以等处结论:Vout(输出电压) = Vin(输入电压) X D(占空比)。大家有可鞥有疑问:10V X 0.6  = 6V、20V X  0.3 = 0.6V,30V X 20% = 6V,不是5V呀?我们故意让输出是6V的(通过调整取样电阻R7,R8来实现),因为mos后面好多元器件都会占用输出电压(压降),那多出来的1V就是用来弥补他们用的。


这个帖子大家知道一些宏观的东西就好了:什么是占空比,占空比有什么作用,什么是开关周期、开关频率,BUCK里Vout = Vin X D(当然要考虑电路中一些元器件的压降)


我问大家一个问题呀。3843不是频率是固定的么?为啥输入不同,频率会有一些微小的变化呢?这个正常吗?是不是芯片输入电压高了,影响了参考电压,从而影响了频率?


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2021-04-13 14:27
亲自操刀电源,,强
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兰波
LV.8
24
2021-04-13 14:38
@XHH9062
亲自操刀电源,,强[图片][图片]
谢谢,我的刀只能杀点小蚂蚁。
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2021-04-13 20:08
@兰波
BUCK电路本质是通过控制开关管(MOS管)的开通和关闭的时间比例来控制输入往输出的输送能量的大小。举个大家都能懂的例子:一个马路上的红绿灯。绿灯让车辆通行(电流),红灯禁止同行。我们是不是可以通过控制一个周期内绿灯的时间比例,来控制通过路口的车流?一次红灯时长加绿灯时长叫周期,周期的倒数叫频率;一次绿灯时长除以周期叫【占空比】。这个在电路里是一样一样的。我们来做实验,把示波器的探头地夹住J7和J8,得到下面MOS的三张波形:一:输入10V,输出4.9,此时的占空比是61%。频率是37KHz,周期是27微秒。[图片]二:输入20V,输出5.0,此时的占空比是31%。频率是37KHz,周期是27微秒。[图片]三:输入30V,输出5.0,此时的占空比是20%。频率是36KHz,周期是28微秒。[图片]我们通过输入10、20、30V三种情况,可以等处结论:Vout(输出电压)=Vin(输入电压)XD(占空比)。大家有可鞥有疑问:10VX0.6 =6V、20VX 0.3=0.6V,30VX20%=6V,不是5V呀?我们故意让输出是6V的(通过调整取样电阻R7,R8来实现),因为mos后面好多元器件都会占用输出电压(压降),那多出来的1V就是用来弥补他们用的。这个帖子大家知道一些宏观的东西就好了:什么是占空比,占空比有什么作用,什么是开关周期、开关频率,BUCK里Vout=VinXD(当然要考虑电路中一些元器件的压降)我问大家一个问题呀。3843不是频率是固定的么?为啥输入不同,频率会有一些微小的变化呢?这个正常吗?是不是芯片输入电压高了,影响了参考电压,从而影响了频率?

答案在上表的最下一行,这是TI的规格书,只给出了VCC供电12V---25V的频率稳定度。言外之意,超出此范围频率稳定度不保

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2021-04-13 20:41
@兰波
BUCK电路本质是通过控制开关管(MOS管)的开通和关闭的时间比例来控制输入往输出的输送能量的大小。举个大家都能懂的例子:一个马路上的红绿灯。绿灯让车辆通行(电流),红灯禁止同行。我们是不是可以通过控制一个周期内绿灯的时间比例,来控制通过路口的车流?一次红灯时长加绿灯时长叫周期,周期的倒数叫频率;一次绿灯时长除以周期叫【占空比】。这个在电路里是一样一样的。我们来做实验,把示波器的探头地夹住J7和J8,得到下面MOS的三张波形:一:输入10V,输出4.9,此时的占空比是61%。频率是37KHz,周期是27微秒。[图片]二:输入20V,输出5.0,此时的占空比是31%。频率是37KHz,周期是27微秒。[图片]三:输入30V,输出5.0,此时的占空比是20%。频率是36KHz,周期是28微秒。[图片]我们通过输入10、20、30V三种情况,可以等处结论:Vout(输出电压)=Vin(输入电压)XD(占空比)。大家有可鞥有疑问:10VX0.6 =6V、20VX 0.3=0.6V,30VX20%=6V,不是5V呀?我们故意让输出是6V的(通过调整取样电阻R7,R8来实现),因为mos后面好多元器件都会占用输出电压(压降),那多出来的1V就是用来弥补他们用的。这个帖子大家知道一些宏观的东西就好了:什么是占空比,占空比有什么作用,什么是开关周期、开关频率,BUCK里Vout=VinXD(当然要考虑电路中一些元器件的压降)我问大家一个问题呀。3843不是频率是固定的么?为啥输入不同,频率会有一些微小的变化呢?这个正常吗?是不是芯片输入电压高了,影响了参考电压,从而影响了频率?
老板的活干得真细致,本人玩了30年384X,从未关注过这个问题。
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兰波
LV.8
27
2021-04-14 11:52
@世界真奇妙
老板的活干得真细致,本人玩了30年384X,从未关注过这个问题。[图片]
30年了呀!!!太好了,找到行家了,以后多罩着我呀。 :)
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2021-04-14 17:28
@兰波
30年了呀!!!太好了,找到行家了,以后多罩着我呀。:)

30年前,也就是1991年,国内开关电源用的IC是494、3524,当时比较新的就是3525。没有384X。

当时,北京所有卖电源IC的商店都没有UC384X,只有一家,某国企是UC384X的代理商,它在市里有个商店在销售UC384X。

当时,我在国企(北京电力电子新技术研究开发中心)上班,奉领导之命,仿制一款进口(美国)电源。IC是DIP8封装,字全被打磨掉了,我根据PCB绘制了原理图,再依据IC各个脚的功能,在某国企(生产电源用IC,例如7805)的资料室,查到了是UC3842。此后,领导给了我一本UNITRODE的器件手册,有4到5厘米厚。

UC384X是美国UNITRODE最成功的发明创造,开创了开关电源的控制从电压型转向电流型。也可以说,开创了开关电源的新时代

现在绝大多数电源IC都是在此基础上发展改进的

UNITRODE是美国公司,几年前已经被TI收购

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2021-04-14 17:50
@世界真奇妙
30年前,也就是1991年,国内开关电源用的IC是494、3524,当时比较新的就是3525。没有384X。当时,北京所有卖电源IC的商店都没有UC384X,只有一家,某国企是UC384X的代理商,它在市里有个商店在销售UC384X。当时,我在国企(北京电力电子新技术研究开发中心)上班,奉领导之命,仿制一款进口(美国)电源。IC是DIP8封装,字全被打磨掉了,我根据PCB绘制了原理图,再依据IC各个脚的功能,在某国企(生产电源用IC,例如7805)的资料室,查到了是UC3842。此后,领导给了我一本UNITRODE的器件手册,有4到5厘米厚。UC384X是美国UNITRODE最成功的发明创造,开创了开关电源的控制从电压型转向电流型。也可以说,开创了开关电源的新时代现在绝大多数电源IC都是在此基础上发展改进的UNITRODE是美国公司,几年前已经被TI收购
厉害!兰总也厉害!
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dy-nTAsjflv
LV.1
30
2021-05-23 23:44

如何联系你啊,老板,

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dy-nTAsjflv
LV.1
31
2021-05-23 23:46
@dy-nTAsjflv
如何联系你啊,老板,

打算从你那买点资料,敢问你的QQ号,或手机,

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