原创 我做UC3843开关电源实验过程与心得

1:原理图1如下:顺便说一下，电路图是鄙人参照资料设计的，如果有不合理的地方请达人指点指点，吾将不胜感激，在做实验时,发现输出电压不正常,+9端带1.6W负载时,负载阻值是48欧，C18很烫手,而且系统工作不稳定,初步猜测是R7与R8的阻值不匹配,或许还有其他原因.

2:将C18(476E/25V)换成(475V/35V),如原理图2所示,这个时候C18的温度很正常,估计是耐压不够,用万用表测量其两端电压是14点多伏,最多不超过16V,估计是尖峰电压已经超过了其额定电压25V,系统频率是120KHz左右,其频率大小由R2和C6决定,看看UC3843的资料就知道了,这里就不去解释了,电源输入是+24V,用数字万用表测量2个输出,电压基本正常,但与实际算的电压有点距离,测量+9V和+27V端电压分别为+9.04V和+29.24V,在这里说明一下,此时+9V端和+27V端所带的负载分别是96Ω和500Ω,功率是0.8W和0.4W,确实比较小,我的打算是先是把系统基本弄正常了,再考虑带其负载能力,按照R10与R12的关系,可以算出+9V端的理论电压为+9.3V,公式是:U=2.5*(R10+R12)/R12,说明电路的输出有损耗，或者TL431工作不正常,用数字万用表测量TL431的2.3脚之间的电压为2.38V,基本正常,正常情况下也就2.5V左右，这是由TL431的特性所决定， 用手感觉UC3843芯片烫手, 测量其7脚的电压为13.2V,即VCC的值,估计和它的发热大有关, 2脚的电压为2.65V,电压偏大,正常的时候也是2.5V左右，动态的，这是由UC3843的内部比较器基准电压所决定， 3脚的电压为0.06V,很小,理想值是0.5V左右， R3两端的电压为0.2V,峰值,由此算得流过UC3843的电流大约为20mA,这个指的是输出部分,流过内部输出三极管的电流, R1两端的电压为10.85V,则ICC=10.85V/5.1K≈2.1mA,8脚的电压为5V左右,基本正常,而且+9V输出端的电压在7.4V-11V之间跳动,其他测试点的电压也都存在跳动的现象,说明系统不稳定,可能是受到了纹波干扰,那么UC3843的发热大的问题在哪里呢?

3:在R7的旁边并联一个220nF的电容后,效果不明显,说明受纹波干扰的程度不是很大,在用示波器看+9V端的波形时,发现其输出波形是一个锯齿波,而且很有规律,频率在400多Hz,峰值是3.6V,锯齿波的的图形如下所示：

再用示波器看MOSFET管的2脚波形，发现其波形很不规则，正常的波形是占空比输出的波形，如果负载一定的情况下，那么这个波形基本很稳定，MOSFET管的2脚波形如下所示：

看以上2个波形，再根据资料综合分析，首先考虑到的是反馈的地方出了问题，也请教了达人，也同意我的看法，反馈的地方可能有元件的值不匹配，使得系统产生了振荡。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

于是将C9（22uF/25V）电容换成10uF/25V的电容，再用示波器看+9V端的波形时,发现其输出波形还是一个锯齿波,而且很有规律,频率在1KHz左右,峰值是2.08V,整个波形在8V-10.1V之间浮动，说明上面的推测是对的，反馈上的问题，只改动了一个参数，就有很大的变化。（以下实验的时候，+9V端和+27V端的负载分别为48Ω和500Ω）

继续把C9改成4.7uF/35V的看看有什么变化，把C9改成4.7uF/35V的电容后，再用示波器看+9V端的波形时,发现其输出波形还是一个锯齿波,而且很有规律,频率在1.4KHz左右,峰值是1.68V,整个波形在8.32V-10V之间浮动，说明C9的值与输出的波形有很大的关系。

再把C9换成1uF的瓷片电容看看效果怎么样，换了以后再用示波器看+9V端的波形时,发现其输出波形还是一个锯齿波,而且很有规律,频率在2KHz左右,峰值是1.04V,整个波形在8.72V-9.76V之间浮动。

再把C9换成220nF的瓷片电容看看效果怎么样，换了以后再用示波器看+9V端的波形时,发现其输出波形还是一个锯齿波,而且很有规律,频率在3.8KHz左右,峰值是720mV,整个波形在9.04V-9.76V之间浮动。

再把C9换成100nF的瓷片电容看看效果怎么样，换了以后再用示波器看+9V端的波形时,发现其输出波形还是一个锯齿波,而且很有规律,频率在5KHz左右,峰值是480mV,整个波形在9.12V-9.60V之间浮动。

再把C9换成1nF的瓷片电容看看效果怎么样，换了以后再用示波器看+9V端的波形时,发现其输出波形还是一个锯齿波,而且很有规律,频率在8.9KHz左右,峰值是400mV,整个波形在9.12V-9.52V之间浮动。

再把C9换成0.1nF的瓷片电容看看效果怎么样，换了以后再用示波器看+9V端的波形时,发现其输出波形还是一个锯齿波,而且很有规律,频率在8.9KHz左右,峰值是320mV,整个波形在9.12V-9.44V之间浮动，纹波有400mV。

在以上的实验中，变压器都有噪声，实验的时间一长的话，大约20分钟的样子，变压器很烫手，UC3843也很烫手。实验中用万用表测量UC3843的2脚的电压为3.3V左右，这个电压已经很不正常了，正常范围在2.5V左右，由内部电路决定，不再解释，测量的这个结果，首先猜测是R7的值大了，改成220Ω的电阻，再做实验时发现，2脚的电压为2.51V，基本正常，而且变压器的噪声没有了，初步确定是R7与C9的值没有匹配好，把R7改成220Ω后，通电的时间大约5分钟左右，+9V端的电压从9.3V左右一直上浮到10.3V，上升的幅度是以0.01V的增加，此时，变压器的温度是76℃，下面我们可以算算所带的负载是多少，+9V端的输出电压是10.3V，+27V端的输出电压是31.7V，P（+9）=10.3*10.3/48=2.21W，P（+27）=31.7*31.7/500=2.00W，为什么会出现电压上浮现象呢？估计是R8的值大了一点，把R8的值换成1.5K的电阻，换好以后，发现输出电压降低了，但是输出电压没有R8=2K的时候稳定，而且还发现R8越小，输出电压越不稳定，R8越大，输出电压越大，而且输出电压很稳定，现在的任务是尽量保持R8的2K值不变，改变其他的参数，使得输出电压符合要求，现在终于知道问题出在哪里了！之所以输出电压会上浮，原因是系统不能稳住电压，不能稳住电压是因为UC3843的调节能力不够，但是UC3843的调节能力和反馈有关，以我做DPA424开关电源的经验来看，是输入到UC3843反馈脚的电流不够，也就是光耦输出的电流不够，光耦的输出电流与输入电流成一定的比例，那么现在只要调节一下输入电流就好了，也就是把输入电流放大点，改变R8的阻值，先把R8换成1.8K的电阻试一试，实验是从AM9：34开始做，到了AM9：44时，输出电压是从+9.4V（示波器本身就有200-300mV的绝对误差，因为精度高的原因）慢慢上升到+9.8V，比上次的现象好多了，整个系统也稳定，10分钟才上升0.4V，而且到了AM9：54时，电压还是+9.8V，现在再换成1.66K的电阻试试看，负载还是不变的，可以用10K和2K的电阻并联，系统已经基本正常了，输出电压基本稳定在+9.4V，变压器的最高温度是70℃，有一个不正常的现象是：每过个几分钟，变压器会发出较尖锐的噪声，这个时候输出不怎么稳定，变压器的温度也上升到73℃，波形的抖动比前面的正常的时候要大点，这种情况一般会持续一个1分钟左右，然后，变压器没有噪声，输出也正常了，为什么会出现这种情况呢？

9月26日：问题终于解决了，以上的实验都是没有把R9，R11，C19，C20焊接到实验板上的，这次把这些都焊接到板子上了，然后把C9换成15pF的瓷片电容，下面是实验测量到的数据：

（1）：输入电压：+24V

（2）：输出电压：+9.25V，+28.69V（数字万用表测量数据）

（3）： +9V端纹波大小：Vpp=312mV，占输出的比例是：3.3%，RL=48Ω，P=1.78W（非额定负载）（数字示波器测量数据）

（4）：+27V端纹波大小：Vpp=960mV，占输出的比例是：3.30%，RL=500Ω，P=1.64W（非额定负载）（数字示波器测量数据）

再把C9换回0.1nF的瓷片电容，下面是实验测量到的数据：

（1）：输入电压：+24V

（2）：输出电压：+9.25V，+28.69V（数字万用表测量数据）

（3）： +9V端纹波大小：Vpp=224mV，占输出的比例是：2.4%，RL=48Ω，P=1.78W（非额定负载）（数字示波器测量数据）

（4）：+27V端纹波大小：Vpp=860mV，占输出的比例是：2.90%，RL=500Ω，P=1.64W（非额定负载）（数字示波器测量数据）

（5）：占空比的波形如下：

（6）：变压器最高温度：65℃。

今天的实验结果是纹波太大了，其他方面符合要求，要想办法把纹波降下去。

9月27日AM：下面是实验测量到的数据：

（1）：输入电压：+24V

（2）：输出电压：+9.29V，+28.79V（数字万用表测量数据）

（3）： +9V端纹波大小：Vpp=184mV，占输出的比例是：1.98%，RL=48Ω，P=1.798W（非额定负载）（数字示波器测量数据）

（4）：+27V端纹波大小：Vpp=800mV，占输出的比例是：2.77%，RL=500Ω，P=1.657W（非额定负载）（数字示波器测量数据）

（5）：占空比的波形和上述的基本相似，占空比的大小与负载有关，而且成正比关系，UC3843的最大占空比可以达到96%，而以前做过的DPA424只能达到64%，而且DPA424的价格是UC3843的好几倍，这2个方面是UC3843的优势。

（6）：变压器最高温度：69℃。

9月27日PM：下面是实验测量到的数据：

（1）：输入电压：+24V

（2）：输出电压：+9.24V，+27.89V（数字万用表测量数据）

（3）： +9V端纹波大小：Vpp=168mV，占输出的比例是：1.81%，RL=96Ω，P=0.889W（非额定负载）（数字示波器测量数据）

（4）：+27V端纹波大小：Vpp=700mV，占输出的比例是：2.50%，RL=500Ω，P=1.55W（非额定负载）（数字示波器测量数据）

（5）：占空比的波形和上述的基本相似。

（6）：变压器最高温度：58℃。

9月28日AM：下面是把电路板接上绝缘电阻监视仪中，实验测量到的数据：

（1）：输入电压：+24V

（2）：输出电压：+9.24V，+29.36V（数字万用表测量数据）

（3）： +9V端纹波大小：Vpp=84mV，占输出的比例是：0.9%。（数字示波器测量数据）

（4）：+27V端纹波大小：Vpp=540mV，占输出的比例是：1.83%，（数字示波器测量数据）

（5）：占空比的波形和上述的基本相似。

（6）：变压器最高温度：42℃。

再把C20换成0.1uF的电容，R11换成1Ω的电阻，下面是测量的数据：

（1）：输入电压：+24V

（2）：输出电压：+9.24V，+29.34V（数字万用表测量数据）

（3）： +9V端纹波大小：Vpp=84mV，占输出的比例是：0.9%。（数字示波器测量数据）

（4）：+27V端纹波大小：Vpp=540mV，占输出的比例是：1.83%，（数字示波器测量数据）

（5）：占空比的波形和上述的基本相似。

（6）：变压器最高温度：42℃。

纹波基本没什么变化。（待续）