一款基于UC3845的电动车用DC—DC转换器的研究

王云财　李岚

摘 要：详细介绍了一款电流型控制芯片UC3845。由该芯片构成的电动车用DC-DC直流转换器与一般的电压型控制芯片构成的直流转换器相比，具有结构简单、电压调整率好、频率特性好的特点，同时具有过流限制、过压保护和欠压锁定等功能。对目前市场上常用的电动车用直流转换器的原理进行了详细的分析，并对不同负载下的输出波形和MOSFET的栅极信号进行了相关测试，结果表明该转换器能够很好地实现降压功能，具有一定的实用参考价值。

关键词：电动车；控制芯片；转换器；电池组

中图分类号：TM571 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.19.007

改革开放以来，我国发生了巨大变化，其中，变化最大的就是人们的出行方式。从最初挤满大街小巷的自行车发展到汽车，然而，汽车的发展带来了许多问题。首先是石油危机，石油作为不可再生能源，最终会被用尽；其次是污染问题，据估计，目前大气中60%的污染物来自于汽车的尾气。此外，大量的汽车行驶在马路上容易造成交通拥堵，引发交通事故。而电动自行车以其价格低廉、无污染等优点，已经成为人们出行必不可少的交通工具。

电动自行车的电气部分主要由两部分组成，一是控制器部分，二是直流变换器部分。控制器部分的主要功能是将直流电通过逆变器转化为交流电，以供电机使用；直流变换器部分主要是降压电路，将电池组电压降为12 V，以供照明、喇叭等电路使用。本文所涉及的DC-DC转换器即为该部分。

1 电流型控制芯片UC3845

电流型控制芯片UC3845由于其对输入电压的响应速度快、对输出负载响应及时、稳定性好的特点，目前已经大量应用在单端反激式开关电源中。设计人员只需要采用少量的外围元器件，就可以设计出效益高的解决方案，其内部结构图如图1所示。

UC3845的控制方式采用固定工作频率调整脉宽的方式，即PWM控制技术，最大占空比可达到50%.工作频率可由4端子外接的电阻和电容的振荡频率决定，最大输出开关频率500 kHz，内部还含有一个精准的5 V电压源作为基准电压，具有完善的欠压保护、过压保护和过流保护功能。其输出端采用图腾柱式输出，最大输出电流可达1 A，平均输出电流200 mA。各引脚功能如下。

1脚：输出补偿端，内部误差放大器的输出端。与2脚之间接反馈网络，以确定误差放大器的增益和频率响应。

2脚：电压反馈输入端，与同相输入端的2.5 V比较，调整PWM的脉宽。

3脚：电流取样输入端。

4脚：RT/CT端。振荡器的外接电容C和外接电阻R的公共端。

5脚：接地端。

6脚：PWM输出端。

7脚：接电源。

8脚：Vref端，5 V基准电源，输出电流可达50 mA。

2 直流转换器的工作原理

直流转换器作为电能转换的重要组成部分，担负着能量转换的重要角色。电动车电池组电压通常在48～72 V之间，直流转换器把该电压降为12 V以供其它设备使用。这就要求直流转换器具有输出稳定、抗干扰能力强、效率高等特点。图2是一款基于UC3845的电动车DC-DC直流变换器的原理图。该转换器的最大功率为120 W。

电池组电压经滤波电容c1滤波后分为两路，一路加到开关管MOSFET的漏极，另一路经二极管D2、电阻R1加到UC3845的启动端口7脚，7脚得电后开始振荡，振荡信号从6脚输出，经过C2和L3耦合加到Q1的栅极进行功率放大。Q1导通时，L2储能；Q1关断时，L2经过C7滤波后输出12 V电压，D4为续流二极管。

输出12 V经过D5、R8限流，C8和C9滤波后反馈到UC3845的7脚作为该集成块的工作电压，使系统稳定地工作。电压反馈环节由R9、R10、R11、R12和UC3845内部电路组成。假设由于某种原因使输出电压升高，通过R9、R10、R11、R12进行采样，使UC3845的2脚电压上升，通过内部误差放大器放大，使6脚的PWM输出占空比降低，输出电压降低，最终使输出电压稳定。如果由于某种原因使Q1的输出电流过大，经T1采样D3整流后，加到UC3845的3脚，使3脚电压升高，经过内部过流比较器，使6脚PWM占空比降低，使输出电压趋向，从而使电流降低，系统稳定。

3 实验结果

为了验证该款DC-DC直流转换器的可靠性。我们做了大量的实验，下面就几个重要的实验结果进行分析，测试结果如图3所示。

由图3可以看出，变换器在负载分别是空载、正常负载和满载时，都能稳定输出12 V的电压。随着负载的增加，输入到MOSFET栅极的占空比增加，但输出波形中含有大量的电压毛刺，可在输出端加一个0.1～1 uf的瓷片电容。

4 结论

UC3845是一款电流型控制芯片，由其搭建的DC-DC转换器结构简单，只需外围少量的元器件就可实现电压转换的目的。用UC3845制作而成的电动车用DC-DC转换器能够很好地满足设计要求，是目前电动车市场上常用的一款控制芯片。

参考文献

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〔编辑：王霞〕