拿下“大工程” 做一个UC3843的Boost升压模块

一、学习UC3843芯片

网上对UC3843系列芯片的使用讲解的非常之多，只要认真学习不难发现，最重要的就是吃透后搭建简单实用的电路，还有模块功能、设计要点和计算方法都应该熟记于心了。

图1 UC3843系统图

1、设置PWM最大占空比和频率

PWM脉冲由RT和CT谐振产生，设计RT和CT参数时，先设计最大占空比确定RT，再通过频率确定CT的数值。PWM波形的最大占空比仅由RT函数确定，为了保护电路可以通过限制最大占空比来实现，(比如Boost电路中设置最大占空比为50%，那么输出电压最大值就不可能超过输入电压的50%)公式如下所示：

公式中已知量VRT/CT(valley)= 1.2V，VRT/CT(peak)= 2.8V，Vref= 5V，Idischg= 8.3mA，RT为谐振电阻。以Boost电路为例，为防止输出电压过高，设定Dmax<70%，于是电阻就选择了比较常见的RT=1KΩ，Dmax=64.2%。

表1 RT与Dmax关系表

根据频率选择恰当的电阻，要求PWM适当高些大于50KHz，可以减小电感量，找到0.8上的第二根水平线与50K竖直线的交叉处，估算到CT应该大于10nF，估计在15nF以上，查看电容情况，挑选比较接近的22nF的电容，CT=22nF。

图2 频率设置曲线图

估算完毕后，依据公式核算。

基于MAX5051的参考设计

MAX5051是一款钳位式、双开关电源控制器IC。这款控制芯片可应用于正激或反激结构，输入电压范围是11V至76V。它针对各种可能的故障提供全面的保护机制，实现高度可靠的电源。当与副边同步整流器配合工作时，电源效率很容易达到92% (+3.3V输出电源，工作于48V总线)；集成的高侧和低侧栅极驱动器可为两个外部N沟道MOSFET，提供峰值在2A以上的栅极驱动电流；低启动电流降低了启动电阻上的功率损耗，带有前馈控制的电压模式控制方案可提供优异的线路抑制，同时又避免了传统的电流模式控制方案的缺陷。

MAX5051电源控制器可以在主侧或副侧并联工作，必要时可用来设计冗余电源系统。当主侧并联工作时，通过专用引脚可同时唤醒或关断所有并联单元，以防止在启动或故障情况下发生电流失衡。MAX5051通过产生一路超前信号用于驱动副边同步MOSFET，以避免副边同步整流管和续流管的同时导通。利用特有的主侧同步输入/输出引脚，可使两个主侧电路相差180°工作，增加输出功率并降低输入纹波电流。

Maxim电源部制作了一款基于MAX5051的隔离电源模块，我们将该电源模块与市场上流行的电流模式同步整流推挽电源模块(这里我们称其为非定制模块)进行了比较，从所测试的效率曲线(图2)可以看出，基于MAX5051的模块效率明显提高。轻载时，比如1A输出负载，MAX5051模块电源的效率大于62%，而非定制模块的效率则小于58%。在输出功率为半载时(7.5A)，MAX5051模块效率为92%，非定制模块效率是88%。满功率负载时，MAX5051模块电源的效率仍比非定制模块效率高出4%。从效率曲线对比，可以得出双管正激电路能够更好的满足模块电源高效率的要求。

图2 正常输出电压下效率与负载电流的关系曲线(包括最小、正常和最大输入电压情况，25°C)

计算值53.4KHz，实际值53.7KHz，比较准确了。另外，MAX5051控制器采用了带有输入前馈的电压控制模式，可以在一个周期内克服输入电源的扰动，工作原理与电流模式控制电路相同。带有前馈的电压模式提供了一些电流模式所不具有的显著优点：

1、无最小负载要求;

2、干净的调整斜率和更高的幅值提高了稳定性;

3、光耦稳定的工作电流使环路带宽最大;

4、可预测的环路动态简化了控制环路的设计;

5、从动态响应的图形对比中可以看到，无论是输出过冲，还是恢复时间，MAX5051模块都具有明显的优势。

图3动态响应对比图

总结

显然，从电路分析和具体实验中可以看出，采用MAX5051的双管正激电路可满足现代模块电源的要求，并通过带有前馈电压模式控制，避免传统电流模式方案的缺陷，提供优良的线路抑制。