5V的电压源给振荡电路进行供电,当Ct充电至2.8V的时候,由时钟电路开始对其进行放电,当电容电压降到1.2V以下的时候又重新开始充电,周而复始,产生一个脉冲固定的电容充放电波形,再经过或非门后就可以产生频率固定的方波了。如下图所示:
A3为一个电压比较器,同相输入端为2.5V的基准电压,反相输入为外部输出电压分压得到,我们可以通过修改反馈电阻的值来改变输出电压,具体会在后文介绍。当输出电压高于设定电压后,会导致Vf电压低于2.5V,此时比较器输出电压为负,经过两个二极管降压和两个电阻分压之后,再经过一个稳压二极管,得到一个小于1V的电压。由于反相输入端的输入电压相对于正常情况下的1V变小了,导致电流比较器就输出了负电压,此时就减小占空比,降低输出电压。
A4为一个电流检测比较器,当输出电压正常时,此比较器的反相输入端为1V。当输出电流过大时,会导致比较器的同相输入端电压大于1V,比较器输出负电压,导致芯片减小真空比,开始降低输出电压。
芯片内部的工作原理大致了解之后,我们再来看芯片引脚功能就不那么费劲了。
这里直接搬运了datasheet,我们一般是用8pin的,只参考左侧的8pin就行。
其中需要注意的是1脚是一个环路补偿引脚,从理论角度来说,在系统内加入了一阶积分单元,改变了系统的零极点分布,从而提高系统的相角裕度和幅值裕度,提高系统的稳定性(我自己这样觉得,不知道对错)。具体作用要运用到自动控制原理里面的控制系统的稳定性知识进行分析,分析起来又是一大篇文章,这里就不多做介绍了。如果没有非常扎实的自动控制原理、拉普拉斯变换、电路理论等基础知识的话,这里的环路补偿是不容易分析出来的。从直观上来看,这里的引脚连接到了电压误差放大器的输出端,接了一个Cf//Rf到误差放大器的反相输入端,起到了一定的稳压作用,但是由于电容的电压不能突变,所以也引入了控制环路的反应迟滞作用。当系统的频率增高时,应适当减小Cf,当系统的频率较低时,可适当增大Cf。这里我们可以参考手册上给出的C=100pf,R=150KΩ。
内部原理和基本原理都分析了之后,我们就可以设计电路了。可以查手册找到系统的最大占空比是由定时电阻Rt决定的。
由图中可以看到,当定时电阻越大时,系统能达到的最大占空比也越大。这也很容易理解,当频率固定时,如果增大电阻,那么电容就必然要减小。电容减小也就导致其放电时候的速率更快,经过其他电路处理后能够达到更高的占空比。从下图就可以看出来。
我们要设计的电路占空比达到了93%,因此定时电阻不能小于6kΩ,(从图中曲线大致看出来的)电源网也有一个大佬对此电路进行了分析,给出了计算公式。
确定好Rt之后,我们就可以设计系统的工作频率了。手册中给了参考图如下:
对于这张图我们该怎么看,假设我们要将系统的频率设定为100KHz,那么我们就看横坐标100K对应的曲线。由于Rt要大于6KΩ,所以纵轴要选择6K以上的部分。我们可以选择Rt=8K,找到8K纵轴和100K横轴的交界处,大致可以看出此时的定时电容约等于2nF,此时我们可以去做实验了。或者根据电源网的一位大佬给出的计算公式计算。
反馈电阻的设计就比较简单了,基本的boost模型,前面的MAX1771中有介绍,这里直接给出公式
可以选择R1=10k,R2=680K,再适当提高一下也可以,这样反馈电路的电流会小一些,整体功率能够提高一点。
电流反馈端的话,我们可以根据系统所输出的最大电流去设计,同样参考MAX1771那篇文章。
至此,芯片的工作原理基本介绍完毕。如果你看到这里还不会设计电路参数的话,那就没办法了。授人以鱼不如授人以渔,我希望的是更多人在文章中能学到笔者设计电路时候的思路,能多去看看手册,能学到真正的知识,而不是做一个直接拿电路图的伸手党。
当然,更多的是需要大家去实验哪个频率下更适合自己。
笔者也曾尝试过用UC3843做12V升压,可能是因为输出电流太小了,才十几毫安,也可能是我布线不合理,导致效率太低,调整过工作频率、试过十几种不同的电感,但是效率还是上不去,最直观的感觉就是电感发烫,我自己都嫌弃,所以电路图和PCB直接被我设计MAX1771的时候覆盖掉了。因此在这里如果是新手的话,非常建议大家用MAX1771方案,笔者试过MAX1771+TK8P65W,2mA输出的时候轻松上75%,电流在15mA的时候基本上已经84%了,而之前的UC3843在这么小的电流下怎么试也上不了70%。。。。