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一、PWM 開關(guān)電源集成控制器 UC3842 剖析

（一）芯片概述

UC3842 是一款廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源領(lǐng)域的 PWM（脈寬調(diào)制）集成控制芯片，憑借其優(yōu)越的固定工作頻率、可控脈寬調(diào)制特性，成為電源電路設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵元件。

（二）引腳功能詳解

誤差放大器輸出端（①腳） ：外接阻容元件，用于優(yōu)化誤差放大器的增益與頻率響應(yīng)特性，確保輸出電壓的穩(wěn)定性與精度。

反饋電壓輸入端（②腳） ：與誤差放大器同相端的 2.5V 基準(zhǔn)電壓進(jìn)行對(duì)比，生成誤差電壓，進(jìn)而調(diào)節(jié)脈沖寬度，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的精準(zhǔn)控制。

電流檢測(cè)輸入端（③腳） ：當(dāng)檢測(cè)電壓達(dá)到 1V 時(shí)，觸發(fā)保護(hù)機(jī)制，縮小脈沖寬度，使電源進(jìn)入間歇工作模式，防止功率器件因過流而受損。

定時(shí)端（④腳） ：內(nèi)部振蕩器的工作頻率受外接阻容元件影響，遵循公式 f=1.8/（RT×CT），為電源電路提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。

公共地端（⑤腳） ：作為電路的基準(zhǔn)地，為各引腳信號(hào)提供統(tǒng)一的參考電位。

推挽輸出端（⑥腳） ：采用圖騰柱輸出結(jié)構(gòu)，具備快速的上升、下降時(shí)間（僅 50ns），驅(qū)動(dòng)能力高達(dá) ±1A，能夠有效驅(qū)動(dòng)后續(xù)功率器件。

直流電源供電端（⑦腳） ：支持 16 - 34V 的寬范圍啟動(dòng)電壓，內(nèi)置欠、過壓鎖定保護(hù)功能，芯片功耗低至 15mW，確保芯片在異常供電條件下不受損壞，同時(shí)保障內(nèi)部電路穩(wěn)定運(yùn)行。

5V 基準(zhǔn)電壓輸出端（⑧腳） ：具備 50mA 的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力，為外部電路提供穩(wěn)定的參考電壓，簡(jiǎn)化電源設(shè)計(jì)。

（三）工作原理闡述

啟動(dòng)階段 ：當(dāng) VCC 低于 16V 時(shí)，施密特比較器輸出低電平，電路不工作；一旦 VCC 超過 16V，施密特比較器翻轉(zhuǎn)，向 5V 穩(wěn)壓器發(fā)送高電平信號(hào)，產(chǎn)生 5V 基準(zhǔn)電壓，供內(nèi)部電路工作并對(duì)外提供參考電壓。芯片啟動(dòng)后，VCC 可在 10 - 34V 范圍內(nèi)變化，不影響正常工作；若 VCC 低于 10V，電路則停止運(yùn)行。

基準(zhǔn)電壓與振蕩信號(hào)生成 ：在 5V 基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定輸出后，基準(zhǔn)電壓檢測(cè)邏輯比較器輸出高電平信號(hào)至輸出電路。同時(shí)，振蕩器依據(jù)外接 Rt、Ct 參數(shù)產(chǎn)生振蕩信號(hào)，該信號(hào)一方面直接輸入至圖騰柱電路，另一方面作為 PWM 脈寬調(diào)制的時(shí)鐘信號(hào)。

PWM 脈寬調(diào)制機(jī)制 ：RS 觸發(fā)器的 R 端連接電流檢測(cè)比較器輸出端，作為占空調(diào)節(jié)控制端。當(dāng) R 端電壓上升，Q 端脈沖加寬，對(duì)應(yīng) ⑥ 腳輸出脈寬增加，占空比提升；反之，R 端電壓下降，則 Q 端脈沖變窄， ⑥ 腳輸出脈寬減小，占空比降低。通過這種方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出脈沖寬度的精準(zhǔn)控制，進(jìn)而調(diào)節(jié)輸出電壓。

時(shí)序邏輯與反饋控制 ：UC3842 各點(diǎn)時(shí)序緊密關(guān)聯(lián)，只有當(dāng) E 點(diǎn)為高電平且 a、b 點(diǎn)全為高電平時(shí)，d 點(diǎn)輸出高電平，c 點(diǎn)輸出低電平，否則 d 點(diǎn)輸出低電平，c 點(diǎn)輸出高電平。 ②腳接入輸出電壓取樣信號(hào)（反饋信號(hào)），當(dāng) ② 腳電壓上升，① 腳電壓下降，R 端電壓隨之降低，導(dǎo)致 ⑥ 腳輸出脈沖變窄；相反，⑥ 腳輸出脈沖變寬。此外，③ 腳作為電流傳感端，連接取樣電阻，當(dāng)取樣電阻上電壓超過 1V 時(shí)， ⑥ 腳停止脈沖輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)功率管的過流保護(hù)。

綜上，UC3842 以其高性能的 PWM 控制功能，主要應(yīng)用于音頻端控制的開關(guān)電源場(chǎng)景，為電源系統(tǒng)提供穩(wěn)定、高效的控制解決方案。

二、DC-DC 電源轉(zhuǎn)換方案

（一）電路需求背景

在眾多便攜式電子產(chǎn)品中，通常采用低電源電壓供電（如 3 - 5V），以減少電池?cái)?shù)量，降低產(chǎn)品尺寸與重量。然而，部分電路模塊可能需要更高的工作電壓，例如 5V、12V 等，這對(duì)電源設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)。

（二）電路構(gòu)成與特點(diǎn)

本方案采用兩塊升壓模塊（AH805 及 FP106）組合而成，具有以下顯著特點(diǎn)：

元件精簡(jiǎn) ：外圍元件數(shù)量少，有效簡(jiǎn)化電路布局，降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度與成本。

尺寸與重量優(yōu)勢(shì) ：電路整體尺寸小、重量輕，完美契合便攜式電子產(chǎn)品的輕薄化設(shè)計(jì)要求。

輸出穩(wěn)定性高 ：能夠穩(wěn)定輸出 +5V、+12V 電壓，確保電路工作的穩(wěn)定性和精度，滿足不同電子設(shè)備的供電需求。

供電靈活性強(qiáng) ：僅需兩節(jié) 1.5V 堿性電池供電（提供 3V 輸入電壓），適應(yīng)性強(qiáng)，便于在各種便攜場(chǎng)景下使用。

（三）工作原理剖析

升壓模塊功能概述 ：AH805 升壓模塊輸入電壓范圍為 1.2 - 3V，在 3V 供電時(shí)可輸出 100mA 電流，輸出固定電壓為 5V；FP106 則為貼片式升壓模塊，輸入電壓為 4 - 6V，輸出固定電壓為 29±1V，最大輸出電流可達(dá) 40mA。兩者均具備電平控制的關(guān)閉電源功能，可通過控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)電源的靈活啟停，降低功耗。

電路工作流程 ：兩節(jié) 1.5V 堿性電池輸出的 3V 電壓首先輸入至 AH805 升壓模塊，AH805 將其升壓至 +5V。一方面直接輸出穩(wěn)定的 +5V 電壓；另一方面將 +5V 電壓輸入至 FP106 升壓模塊，F(xiàn)P106 進(jìn)一步升壓產(chǎn)生 28 - 30V 電壓，再經(jīng)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后得到穩(wěn)定的 +12V 電壓輸出。

輸出電壓調(diào)節(jié)與電源控制 ：通過更換不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管，可靈活調(diào)整最終輸出電壓，滿足多樣化的電路供電需求。FP106 的第 ⑤ 腳作為控制電源關(guān)閉端，當(dāng)其輸入高電平（≥2.5V）時(shí)，電源導(dǎo)通；輸入低電平（≤0.4V）時(shí)，電源關(guān)閉，此時(shí)功耗幾乎為零。這種控制方式既可通過外部電路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，也可采用手動(dòng)控制方式，若無需控制功能，可將第 ⑤ 腳與第 ⑧ 腳相連。