摘 要 Unitrode公司的UC3842是一种高性能固定频率电流型控制器,是国内应用比较广泛的一种电流控制型脉宽调制器.Mutsim电路仿真软件提供了UC3842仿真元件,实施UC3842仿真教学成为可能.
关 键 词 UC3842 Multsim 仿真
中图分类号:G424 文献标识码:A
Simulation Teaching Application Based on the Multisim UC3842
Abstract Unitrode Corporation UC3842 is a high-performance fixed frequency current-mode controller, the domestic application of a current-controlled pulse width modulator. Mutsim circuit simulation software UC3842 simulation ponents, made possible by the implementation of the UC3842 simulation teaching.
Key words UC3842; Multsim; simulation
0 前言
目前UC3842普遍应用于教学、科研、工程实践.Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作,具有强大的仿真分析能力.Multisim提供了UC3842仿真元件,高校教师采用Multisim对UC3842进行仿真教学,提高了教学效果.
1.UC3842介绍
UC3842是一种高性能固定频率单端输出电流控制型脉冲宽度调制器.可直接驱动双极性晶体管和MOET管,具有引脚数量少、电路简单、安装与调试简便、性能优良以及低廉等优点.UC3842包含误差放大器、PWM比较器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元过电流限制等保护特性.①②其结构图如图1所示.
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2.UC3842仿真
2.1 UC3842仿真元件的编辑
Multisim10虽提供的UC3842仿真元件,但仿真元件的引脚排列不利于UC3842典型应用电路的画法,对UC3842仿真元件的引脚进行编辑③如图2所示.
2.2 UC3842工作电压仿真
2.2.1 仿真原理
UC3842的7脚为电源输入引脚,5脚为地.当供电电压低于 +16V时,UC3824不工作,此时耗电在1mA以下.输入电压可以通过一个大阻值电阻从高压降压获得.芯片工作后,输入电压可在+10~+30V之间波动,低于+10V停止工作.
2.2.2 仿真
启动Multisim仿真软件,在Multisim10仿真界面绘制如图3所示UC3842仿真电路图.
将图3中的电源(VCC)设定为15V,启动仿真按钮、打开示波器观察到的波型如图4所示,(只有4脚的锯齿波输出,6脚没PWM驱动脉冲输出).说明UC3842因启动电压不足(供电电压低于16V)未能正常工作,仿真结果正确.
再将图3中的电源设定为20V,启动仿真,从示波器观察到的波型如图5所示.UC3842的6脚有PWM驱动脉冲输出,UC3842正常工作,仿真结果正确.
2.3 UC3842振荡频率
2.3.1 仿真原理
UC3842的振荡频率为:() 等于 .④ 从图3可知, 等于 10K%R, 等于 0.0022%eF,则() 等于 等于 78.
2.3.2 仿真
启动Multisim仿真软件,从Multisim10仪表工具栏中选中数字频率计并将其连接到UC3842的4脚如图3所示.对频率计的相关参数设置Measurement栏选择Freq按钮;Coupling栏选择AC;Sensitivity栏输入数值600,单位选择mV.启动仿真按钮,从数字频率计中测量到的频率为65.
仿真结果为UC3842振荡电路开始工作,振荡频率为65与理论计算的差异值是由Multisim仿真软件UC3842仿真元件尚存缺陷引起的.
2.4 UC3842过流保护仿真
2.4.1 仿真原理
在UC3842典型应用的电路中,在功率开关管(如VMOS管)的源极串接一个小阻值的取样电阻,将脉冲变压器的电流转换成电压,此电压送入3 脚,控制PWM脉宽.当电源电压异常时,功率开关管的电流增大,当取样电阻上的电压超过1V时,UC3842就停止输出,有效地保护了功率开关管.
2.4.2 仿真
UC3842过流保护仿真电路如图3所示.使用电压源V1,代替功率开关管(如VMOS管)的源极电阻上取到的电压.按表一设置V1电压值,模拟流过开关管的电流变化,用示波器观察UC3842的6脚有无PWM驱动脉冲输出.仿真结果如表1所示.
仿真结果说明UC3842有可靠的过流保护功能.
3.结语
Mutsim10电路仿真软件不仅搭建起了工程技术人员学习、研究、开发UC3842芯片的仿真平台,更加利于了高校教师仿真教学高效开展.不足之处Mutsim10电路仿真软件提供的UC3842仿真元件无法完成实时PWM控制仿真,即改变UC3842的2脚或3脚的输入电压,UC3842的6脚PWM脉冲输出宽度不会发生相应的改变.在Mutsim10中自建分立元件电路代替UC3842进行仿真,从而实现UC3842的PWM的实时控制有待研究.
注释
① 程海龙.基于UC3842 的电源变换器设计[J].电源技术,2012.
② UC3842.Unitrode 公司产品手册.
③ Mutsim10 帮助文档.
④ 乔恩明.开关电源工程设计快速入门[M].北京:中国电力出版社,2010.