輝光管升壓電路，12V升壓170V電路設計分析-----UC3843

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我們需要的占空比大概為。

不會用知乎的公式編輯器輸入百分號，計算出來的0.93其實就是93%占空比，占空比超過50%，供電電壓低於16V，所以我們要選用UC3843較為合適。

（貌似網上有一些方案是用的3845做的升壓模塊，但是我幾乎把所有國外正規廠家生產的384x系列的datasheet看了一下，基本上都是同一標準，3845的占空比最大50%，也就是說當12V輸入情況下，最大輸出電壓為24V。可能是淘寶一些廠商買到的晶元大是山寨晶元塗了不同的絲印吧。）

接下來我們來分析一下UC384x的內部結構，從深入淺出來了解這款晶元。

晶元內部結構如上圖，首先輸入有一個遲滯比較器（A1）構成的欠壓封定（under voltage lock out）電路，比較器的反相輸入端為一個恆壓源，根據晶元工作特性可以推斷出來UC3842和3844的恆壓源為16V，遲滯比較器的回差電壓為16V-10V=6V，UC3843和3845的恆壓源為8.5V，回差電壓為8.5-7.9=0.6V。這應該是造成這兩款晶元輸入電壓不同的根本原因。

當輸入正常的工作電壓後，比較器的輸出經過一個恆壓源輸出5V的基準電壓，一方面給振蕩電路供電，一方面通過兩個分壓電阻RR輸出2.5V的比較電壓給電壓反饋誤差放大器的反相輸入端，還有就是給另外一個遲滯比較器A2，只有當遲滯比較器A2的輸入電壓大於3.6V時比較器才輸出1，經過反相之後輸入三輸入或門。

我們可以來分析一波，當輸入電壓達不到晶元內部A1的門限開啟電壓之後，A1就不會輸出高電平，同時Vref也不會有5V電壓，遲滯比較器A2的同相輸入端小於3.6V，此時比較器A2的輸出電壓為0，反相後為1，輸入或門後或門直接輸出1，T1關閉，T2的base為正，此時T2的射極和集電極幾乎短路，因為射極的直接接地，所以此時集電極的電壓接近GND，而集電極又與N-MOS管Q1的Gate相連接，導致Gate引腳為低電平，所以MOS截止，電路處於待機狀態。所以當輸入電壓低於各個晶元的門限電壓後，晶元是根本不工作的。

Rt和Ct為一起構成了定時電路，為晶元提供一個基礎的震蕩信號，

The oscillator frequency is programmed by the values selected for the timing components RT and CT. Capacitor CT is charged from the 5.0 V reference through resistor RT to approximately 2.8 V and discharged to 1.2 V by an internal current sink.

5V的電壓源給振蕩電路進行供電，當Ct充電至2.8V的時候，由時鐘電路開始對其進行放電，當電容電壓降到1.2V以下的時候又重新開始充電，周而復始，產生一個脈衝固定的電容充放電波形，再經過或非門後就可以產生頻率固定的方波了。如下圖所示：

A3為一個電壓比較器，同相輸入端為2.5V的基準電壓，反相輸入為外部輸出電壓分壓得到，我們可以通過修改反饋電阻的值來改變輸出電壓，具體會在後文介紹。當輸出電壓高於設定電壓後，會導致Vf電壓低於2.5V，此時比較器輸出電壓為負，經過兩個二極體降壓和兩個電阻分壓之後，再經過一個穩壓二極體，得到一個小於1V的電壓。由於反相輸入端的輸入電壓相對於正常情況下的1V變小了，導致電流比較器就輸出了負電壓，此時就減小占空比，降低輸出電壓。

A4為一個電流檢測比較器，當輸出電壓正常時，此比較器的反相輸入端為1V。當輸出電流過大時，會導致比較器的同相輸入端電壓大於1V，比較器輸出負電壓，導致晶元減小真空比，開始降低輸出電壓。

晶元內部的工作原理大致了解之後，我們再來看晶元引腳功能就不那麼費勁了。

這裡直接搬運了datasheet，我們一般是用8pin的，只參考左側的8pin就行。

其中需要注意的是1腳是一個環路補償引腳，從理論角度來說，在系統內加入了一階積分單元，改變了系統的零極點分布，從而提高系統的相角裕度和幅值裕度，提高系統的穩定性（我自己這樣覺得，不知道對錯）。具體作用要運用到自動控制原理裡面的控制系統的穩定性知識進行分析，分析起來又是一大篇文章，這裡就不多做介紹了。如果沒有非常紮實的自動控制原理、拉普拉斯變換、電路理論等基礎知識的話，這裡的環路補償是不容易分析出來的。從直觀上來看，這裡的引腳連接到了電壓誤差放大器的輸出端，接了一個Cf//Rf到誤差放大器的反相輸入端，起到了一定的穩壓作用，但是由於電容的電壓不能突變，所以也引入了控制環路的反應遲滯作用。當系統的頻率增高時，應適當減小Cf，當系統的頻率較低時，可適當增大Cf。這裡我們可以參考手冊上給出的C=100pf，R=150KΩ。

內部原理和基本原理都分析了之後，我們就可以設計電路了。可以查手冊找到系統的最大占空比是由定時電阻Rt決定的。

由圖中可以看到，當定時電阻越大時，系統能達到的最大占空比也越大。這也很容易理解，當頻率固定時，如果增大電阻，那麼電容就必然要減小。電容減小也就導致其放電時候的速率更快，經過其他電路處理後能夠達到更高的占空比。從下圖就可以看出來。

我們要設計的電路占空比達到了93%，因此定時電阻不能小於6kΩ，（從圖中曲線大致看出來的）電源網也有一個大佬對此電路進行了分析，給出了計算公式。