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Buck電路中【輸入電壓,輸出電壓,占空比的關系】

大大們,我做了個Buck,將12V轉為5V,現在有幾個問題,我想請教大家。

(1)在我設計的電路中,當改變UC3843的RT電阻,相應的輸出方波的占空比一定會改變,那么負載上的輸出電壓Vo  也會改變,但經過計算,Vo與輸入電壓12V之比,并不等于選定RT后對應的占空比,我想了很久也沒有想通。

(2)然后我就思考,是否是我的電壓反饋做的不好,我就試著將那兩個用于電壓反饋的大電阻(50K,20K),進行不同阻值的配對,但是無論怎么改,負載輸出電壓就是變化不大(不超過0.5V)。

(3)最后,我覺得自己對于UC3843的2腳的功能應該理解的還不夠,還望大大點撥。

其實,我的問題可以歸結為,我設計的Buck電路中,選定UC3843的RT電阻阻值對應的占空比D,跟【 負載輸出電壓Vo與輸入電壓12V之比】之間的關系如何理清。

還望大大指教,多謝了。。

1234

依照上圖進行仿真,數據如下。(Saber軟件)

456

第二幅圖中,橙黃色曲線為UC3843的2腳電壓,綠色曲線為1歐姆負載上輸出電壓,藍色曲線為MOS管G極驅動方波,下圖給出放大圖。

000

占空比  超過50%的情況下,為何負載輸出電壓卻只有3.5V不到??(注意,我的輸入電壓是12V)
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2015-02-02 15:55
MOS管的驅動電壓要看GS端電壓,而不是G對地的電壓。
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2015-02-02 16:02
@新月GG
MOS管的驅動電壓要看GS端電壓,而不是G對地的電壓。
我看了下,G端為10.5V,S端為5.8V,這個壓差足以導通MOS管。。然后您想說的是,MOS管S端為5.8V,導致輸出的負載電壓不對嗎?
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2015-02-02 16:22
@405小灰灰
我看了下,G端為10.5V,S端為5.8V,這個壓差足以導通MOS管。。然后您想說的是,MOS管S端為5.8V,導致輸出的負載電壓不對嗎?

直接看mos的S端對地的電壓波形吧,看是否有異常

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2015-02-02 16:33
@新月GG
直接看mos的S端對地的電壓波形吧,看是否有異常

經查看,沒有異常。。

還是想問一下,為什么負載輸出電壓不能   簡單粗暴地   用【(輸入電壓)乘以(占空比)=(輸出電壓) 】呢?

上圖的仿真結果是根據下圖進行的,其中UC3843的供電另外用15V供電

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2015-02-02 17:10
@新月GG
直接看mos的S端對地的電壓波形吧,看是否有異常
改變UC3843的RT電阻,只是改變了最大占空比,輸出穩壓還是要靠2腳的反饋控制。
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2015-02-02 17:10
你用3843沒有經過升壓或者電平轉換直接推高端NMOS,MOS管不能完全工作在開關狀態,而可能工作在放大區,這時候MOS管的損耗是很大的。建議將IRF150換成一個PMOS,然后3843通過控制NMOS來實現PMOS開關。
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2015-02-02 17:11
@405小灰灰
經查看,沒有異常。。還是想問一下,為什么負載輸出電壓不能 簡單粗暴地 用【(輸入電壓)乘以(占空比)=(輸出電壓)】呢?[圖片]上圖的仿真結果是根據下圖進行的,其中UC3843的供電另外用15V供電[圖片]
可能是你的運放結構用的不對,純比例放大100k歐/5k歐是有靜差的。最好把100k歐改成RC串聯,即100k歐+1uF之類的。
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2015-02-02 17:14
@frada_0804
你用3843沒有經過升壓或者電平轉換直接推高端NMOS,MOS管不能完全工作在開關狀態,而可能工作在放大區,這時候MOS管的損耗是很大的。建議將IRF150換成一個PMOS,然后3843通過控制NMOS來實現PMOS開關。
打醬油路過下  樓主加油
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2015-02-02 17:52
@新月GG
可能是你的運放結構用的不對,純比例放大100k歐/5k歐是有靜差的。最好把100k歐改成RC串聯,即100k歐+1uF之類的。

恩恩,我試一下,再跟您交流。。

對了,可能我說的不太清楚,我更改的那兩個大電阻是圖中的50K,20K,沒有涉及到UC3843的電壓反饋網絡的100K。。

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2015-02-02 18:05
@ymyangyong
改變UC3843的RT電阻,只是改變了最大占空比,輸出穩壓還是要靠2腳的反饋控制。

統帥大大,您說到點子上了,能否具體講講UC3843的2腳電壓反饋呢?小弟愿悉聽指教。。

小弟自己理解的2腳電壓反饋,是參照這篇文章的用法,鏈接如下  http://www.laiyangyintong.cn/bbs/1487654.html

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2015-02-02 18:33
@frada_0804
你用3843沒有經過升壓或者電平轉換直接推高端NMOS,MOS管不能完全工作在開關狀態,而可能工作在放大區,這時候MOS管的損耗是很大的。建議將IRF150換成一個PMOS,然后3843通過控制NMOS來實現PMOS開關。

排長大大,請您看看23貼我的最新思路呢。

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2015-02-02 19:07
@405小灰灰
統帥大大,您說到點子上了,能否具體講講UC3843的2腳電壓反饋呢?小弟愿悉聽指教。。小弟自己理解的2腳電壓反饋,是參照這篇文章的用法,鏈接如下 http://www.laiyangyintong.cn/bbs/1487654.html
2腳是3843內部誤差放大器的負端輸入,跟內部2.5v基準進行比較,Vo=2.5*(Rd+Ri)/Rd,樓上鏈接中說的沒錯。
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2015-02-02 19:15
@405小灰灰
排長大大,請您看看23貼我的最新思路呢。[圖片]

電路圖都錯了,搞個屁呢,

BUCK的輸出電壓=輸入電壓*占空比-線路損耗

BUCK有2種做法,第一種,輸入與輸出共地,用PMOS放在高端,用NPN的三極管的集電極驅動,或者用N MOS放高端用變壓器隔離驅動,

                     第2種,輸入與輸出不共地,NPS放地端,芯片直接驅動,

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2015-02-02 19:58
@ymyangyong
2腳是3843內部誤差放大器的負端輸入,跟內部2.5v基準進行比較,Vo=2.5*(Rd+Ri)/Rd,樓上鏈接中說的沒錯。
那么我參照他的電路,利用50K,20K的電阻做電壓反饋,并且僅修改20K那個電阻阻值(變化范圍10K到50K,不超過50K),50K的那個電阻不變,為何輸出電壓變化不大呢?
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2015-02-02 20:11
@水鄉電源
電路圖都錯了,搞個屁呢,BUCK的輸出電壓=輸入電壓*占空比-線路損耗BUCK有2種做法,第一種,輸入與輸出共地,用PMOS放在高端,用NPN的三極管的集電極驅動,或者用NMOS放高端用變壓器隔離驅動,                    第2種,輸入與輸出不共地,NPS放地端,芯片直接驅動,

的確,BUCK做法分兩大類:輸入,輸出共地與否。

有個情況我還是說一下:我不是做實際產品的,我僅僅想做個實驗驗證一下,我是本科生,小白一枚。

還有就是,我就只考慮【用N溝道MOS管,并且是放在高端】的情況,旅長您說的我暫時不考慮。

不知道這樣做,能否做出結果,并驗證理論。

還望 旅長指教。

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2015-02-02 20:11
@405小灰灰
那么我參照他的電路,利用50K,20K的電阻做電壓反饋,并且僅修改20K那個電阻阻值(變化范圍10K到50K,不超過50K),50K的那個電阻不變,為何輸出電壓變化不大呢?
可能最大占空比偏小了,加大RT試試。
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2015-02-02 21:00
@ymyangyong
可能最大占空比偏小了,加大RT試試。

通過仿真結果來看,一旦RT取值固定,50K,20K這兩個電阻無論用什么阻值配對(大阻值放上面替代50K,小阻值放下面替代20K),負載輸出電壓變化不大。

另外,修改阻值配對的過程中發現,UC3843的2腳電壓只會出現下面這兩大類情況:

那么新的疑問來了,當UC3843的2腳電壓無論屬于上面的哪種情況的時候,根據那兩個電阻(前文中的50K,20K)的仿真數值,反推計算負載輸出電壓,發現與仿真給出的負載輸出電壓均不一致。

難道仿真出了問題?

  

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2015-02-02 21:31
@405小灰灰
通過仿真結果來看,一旦RT取值固定,50K,20K這兩個電阻無論用什么阻值配對(大阻值放上面替代50K,小阻值放下面替代20K),負載輸出電壓變化不大。另外,修改阻值配對的過程中發現,UC3843的2腳電壓只會出現下面這兩大類情況:[圖片]那么新的疑問來了,當UC3843的2腳電壓無論屬于上面的哪種情況的時候,根據那兩個電阻(前文中的50K,20K)的仿真數值,反推計算負載輸出電壓,發現與仿真給出的負載輸出電壓均不一致。難道仿真出了問題?  
建議RT增大到2k以上,排除最大占空比影響后再測試。注意可調范圍,仿真不一定能代表實際情況。
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2015-02-03 10:06
帖子非常不錯,推薦到帖子底部經典圖庫。更多請點擊哦:http://www.laiyangyintong.cn/bbs/classic/
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2015-02-03 12:36
@新月GG
直接看mos的S端對地的電壓波形吧,看是否有異常

軍長大大, 貌似找到問題所在了。。

看MOS管S端對地電壓波形,要從兩方面著手:電壓幅值,波形。

我昨天僅僅考慮波形是否為方波,這樣考慮太偏頗,其實還要考慮S端的電壓幅值。

Buck理想模型加在【電感和續流二極管負極的公共端,也就是我設計電路的MOS管的S端】的電壓理論上應該是輸入電壓

我設計電路的輸入電壓是12V,那么理論上在S端也應該是12V,但仿真結果達不到

7貼那個排長可能說到關鍵了,我的MOS管無論是在A圖,還是B圖中,都處于放大狀態,導致在MOS管上的電壓損耗特別大,所以S端電壓遠低于12V

(從另一方面來講,利用N溝道MOS管,而且還在高端,去做Buck的確不好處理)

但是,我想了一個晚上,有了新的思路:

我在B圖的基礎上,漸漸加大UC3843的供電電壓,那么MOS管S端電壓也會慢慢抬升

當我把供電電壓加到20V并進行電路仿真,MOS管S端電壓接近12V(仿真結果給的11.5V),計算負載輸出電壓與輸入電壓12V的比值,發現與此時選定的RT對應的占空比非常接近了

不知道,用這種方法去【”模擬“MOS管的開關狀態,MOS管可能還是處于放大狀態】,是否可行?還望軍長大大點撥。

(我只是單純地從進行Buck電路的驗證的角度出發,不是為了設計產品)

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2015-02-03 12:41
@ymyangyong
建議RT增大到2k以上,排除最大占空比影響后再測試。注意可調范圍,仿真不一定能代表實際情況。

統帥大大,問題有了轉機。

歸根結底是MOS管的驅動問題,如7貼那位排長所說,我設計的電路中MOS管都處于放大狀態,而非開關狀態

但是,我現在有個新的思路:

我在B圖的基礎上,漸漸加大UC3843的供電電壓,那么MOS管S端電壓也會慢慢抬升

當我把供電電壓加到20V并進行電路仿真,MOS管S端電壓接近12V(仿真結果給的11.5V),計算負載輸出電壓與輸入電壓12V的比值,發現與此時選定的RT對應的占空比非常接近了

不知道,用這種方法去【”模擬“MOS管的開關狀態,MOS管可能還是處于放大狀態】,是否可行?還望統帥大人點撥。

(我只是單純地從進行Buck電路的驗證的角度出發,不是為了設計產品)

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2015-02-03 12:47
@frada_0804
你用3843沒有經過升壓或者電平轉換直接推高端NMOS,MOS管不能完全工作在開關狀態,而可能工作在放大區,這時候MOS管的損耗是很大的。建議將IRF150換成一個PMOS,然后3843通過控制NMOS來實現PMOS開關。

排長大大,您一語中的

但是,請看我的新思路:

我在B圖的基礎上,漸漸加大UC3843的供電電壓,那么MOS管S端電壓也會慢慢抬升

當我把供電電壓加到20V并進行電路仿真,MOS管S端電壓接近12V(仿真結果給的11.5V),計算負載輸出電壓與輸入電壓12V的比值,發現與此時選定的RT對應的占空比非常接近了

不知道,用這種方法去【”模擬“MOS管的開關狀態,MOS管可能還是處于放大狀態】,是否可行?還望排長大大點撥。

(我只是單純地從進行Buck電路的驗證的角度出發,不是為了設計產品)

哦,您最后說的【然后3843通過控制NMOS來實現PMOS開關】,應該改成【然后3843通過控制PMOS來實現NMOS開關】吧?

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frada_0804
LV.3
24
2015-02-04 12:59
@405小灰灰
排長大大,您一語中的但是,請看我的新思路:我在B圖的基礎上,漸漸加大UC3843的供電電壓,那么MOS管S端電壓也會慢慢抬升當我把供電電壓加到20V并進行電路仿真,MOS管S端電壓接近12V(仿真結果給的11.5V),計算負載輸出電壓與輸入電壓12V的比值,發現與此時選定的RT對應的占空比非常接近了不知道,用這種方法去【”模擬“MOS管的開關狀態,MOS管可能還是處于放大狀態】,是否可行?還望排長大大點撥。(我只是單純地從進行Buck電路的驗證的角度出發,不是為了設計產品)哦,您最后說的【然后3843通過控制NMOS來實現PMOS開關】,應該改成【然后3843通過控制PMOS來實現NMOS開關】吧?
我覺得是可行的!現在很多內置MOS管的BUCK芯片都是這種思路的,就里面有自舉電路將驅動升壓。滿足MOS管的Vgs大于10V以上時,如果MOS的損耗還是很大,這就有可能的是芯片的驅動能力不行了。驗證是不是最大占空比受到限制,你可以增大輸入電壓,減小輸出電壓,再看輸出電壓對不對的。3843直接控制P-MOS也可以,只是邏輯反了下。
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2015-02-04 14:03
@405小灰灰
統帥大大,問題有了轉機。歸根結底是MOS管的驅動問題,如7貼那位排長所說,我設計的電路中MOS管都處于放大狀態,而非開關狀態但是,我現在有個新的思路:我在B圖的基礎上,漸漸加大UC3843的供電電壓,那么MOS管S端電壓也會慢慢抬升當我把供電電壓加到20V并進行電路仿真,MOS管S端電壓接近12V(仿真結果給的11.5V),計算負載輸出電壓與輸入電壓12V的比值,發現與此時選定的RT對應的占空比非常接近了不知道,用這種方法去【”模擬“MOS管的開關狀態,MOS管可能還是處于放大狀態】,是否可行?還望統帥大人點撥。(我只是單純地從進行Buck電路的驗證的角度出發,不是為了設計產品)
只驗證一下原理是可以的。3842供電比輸出電壓高10V以上的話,開關管可以飽和導通。
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2015-02-04 14:29
@405小灰灰
排長大大,您一語中的但是,請看我的新思路:我在B圖的基礎上,漸漸加大UC3843的供電電壓,那么MOS管S端電壓也會慢慢抬升當我把供電電壓加到20V并進行電路仿真,MOS管S端電壓接近12V(仿真結果給的11.5V),計算負載輸出電壓與輸入電壓12V的比值,發現與此時選定的RT對應的占空比非常接近了不知道,用這種方法去【”模擬“MOS管的開關狀態,MOS管可能還是處于放大狀態】,是否可行?還望排長大大點撥。(我只是單純地從進行Buck電路的驗證的角度出發,不是為了設計產品)哦,您最后說的【然后3843通過控制NMOS來實現PMOS開關】,應該改成【然后3843通過控制PMOS來實現NMOS開關】吧?

新手就是新手,

想證明高端N MOS這樣行不行,你就要把輸入電壓搞到24V以上去驗證,不要用12V

還用仿真? 這不是說笑嗎?

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