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保姆級(jí)電源入門：一款3843做的BUCK電源

大家好，我是電源網(wǎng)的蘭波。最近在學(xué)習(xí)開關(guān)電源技術(shù)，我計(jì)劃用3843來實(shí)現(xiàn)一些列的電路拓?fù)?，包括：BUCK、BOOST、SEPIC、FLYBACK、單管正激、雙管正激。一邊學(xué)習(xí)、一邊動(dòng)手做出來、一邊在論壇分享。我之前做過很長(zhǎng)一段時(shí)間的編程工作，讀的也是文科，學(xué)習(xí)電源還是比較費(fèi)勁的，幸虧我認(rèn)識(shí)很多的大咖，可以向他們請(qǐng)教。我寫的帖子應(yīng)該是比較入門級(jí)的，淺顯易懂的，我希望文科生也能看得懂。另外我的帖子都會(huì)動(dòng)手制作實(shí)物，理論結(jié)合實(shí)踐。爭(zhēng)取做到保姆級(jí)分享，知無(wú)不言，只是水平有限，不對(duì)之處還請(qǐng)輕噴。當(dāng)然我也不知道會(huì)學(xué)到什么程度，平時(shí)工作也比較忙，學(xué)到哪算哪吧。 

為什么都用3843來實(shí)現(xiàn)呢？有如下幾個(gè)原因：① 不能用集成度太高的芯片，否則很多技術(shù)細(xì)節(jié)大家無(wú)法學(xué)到。② 用同一個(gè)芯片，這樣可以降低大家熟悉不同芯片的學(xué)習(xí)成本。而且不同電路還可以互相對(duì)比，觸類旁通。③ 3843和3842是開關(guān)電源里非常經(jīng)典的芯片，期眾基礎(chǔ)好，資料多。而且這個(gè)芯片現(xiàn)在還有很多公司在用，市場(chǎng)上有大量的產(chǎn)品在出貨。④ 這個(gè)芯片比較便宜，淘寶上都出都有賣。

最近我的BUCK電源做出來了，我設(shè)計(jì)這個(gè)電源的參數(shù)規(guī)劃如下：

① 輸入10-32V DC，輸出5V DC。需要在這個(gè)范圍內(nèi)，占空比波形穩(wěn)定，環(huán)路穩(wěn)定。

② 這個(gè)電源負(fù)載主要是一個(gè)5歐姆的水泥電阻，輸出電流大概1A。

③ 這個(gè)電源要實(shí)現(xiàn)基本的防反接保護(hù)，短路30秒以內(nèi)不會(huì)燒壞元器件。

④ 這個(gè)板子以學(xué)習(xí)為目的，不追求優(yōu)化、效率、電磁兼容，也不是工業(yè)產(chǎn)品。所以這些方面不會(huì)作為重點(diǎn)（主要是我也不會(huì)）

這個(gè)板子的電路圖如下：

這個(gè)板子我做成可插拔的形式了，里面的元器件隨時(shí)可插拔替換，方便我們做對(duì)比分析。板子上有大量的探針，方便查看波形，可以360度無(wú)死角查看工作狀態(tài)：

最后再說下，我為什么用3843呀。其實(shí)3842的知名度更高，用3843的原因主要是3843的電壓范圍更大，這是我想要的，其他這兩個(gè)IC沒啥區(qū)別，可以替換著使用。

另外，我上傳一格3842/3843的中文規(guī)格書，很多一手資料大家可以在里面查：

uc384X中文手冊(cè).pdf

另外這個(gè)板子大家也可以在淘寶上購(gòu)買，自己回去動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，看波形：

https://item.taobao.com/item.htm?spm=2013.1.w4023-23283061880.7.5c1762eaDgbhzF&id=640498760288

今天就發(fā)到這里呀，以后有時(shí)間了，我就過來慢慢更新，歡迎大家收藏回帖。你的回帖就是我最大的鼓勵(lì)。 ：）

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2021-04-10 20:43
這年頭老板都親自出來寫帖子了，唉，讓我等屌絲情何以堪。
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蘭波
LV.8
3
2021-04-10 22:11
@hello-no1
這年頭老板都親自出來寫帖子了，唉，讓我等屌絲情何以堪。
哈哈，目標(biāo)不同，我是把學(xué)習(xí)當(dāng)yu樂。：）  玩玩電源蠻有意思的。我肯定到不了版主大人的程度的。
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2021-04-11 00:01
我的天
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人參果
LV.4
5
2021-04-11 12:08
文科轉(zhuǎn)理科需要從頭來過。不敢想象，還編程。
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2021-04-11 12:36
呀~老板來親自操刀啦！嘿嘿嘿
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蘭波
LV.8
7
2021-04-11 13:13
@川理學(xué)子
呀~老板來親自操刀啦！嘿嘿嘿
川里，見笑了，有內(nèi)容了，還請(qǐng)你多多補(bǔ)充呀。
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2021-04-11 13:21
實(shí)驗(yàn)教學(xué)選型很不錯(cuò)
0
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2021-04-11 13:51
@蘭波
川里，見笑了，有內(nèi)容了，還請(qǐng)你多多補(bǔ)充呀。
一起學(xué)！習(xí)一起學(xué)習(xí)！
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2021-04-11 20:59

頂

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蘭波
LV.8
11
2021-04-12 08:37
@世界真奇妙
頂
謝謝版主，多多指教。
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蘭波
LV.8
12
2021-04-12 09:01


這是本電路板的工作原理，幾個(gè)要點(diǎn)：

① 我們假設(shè)輸入是10V，目標(biāo)輸出是5V。我們知道BUCK電路是降壓電路，我們看看他是如何穩(wěn)定降壓到5V的。

② 整個(gè)電路是由1個(gè)司令（IC）和4個(gè)士兵（Q1、L1、D1、C1）來協(xié)作完成的，我們來看5個(gè)人的分工。

③ 先介紹4個(gè)士兵：Q1是開關(guān)管，他接受信號(hào)(PWM）來控制電路的高速開關(guān)。L1是電感，他可以將電能轉(zhuǎn)換成磁能，沒有電壓的時(shí)候，它又能把磁能轉(zhuǎn)化成電能釋放。D1是二極管，它是一個(gè)單向閥門，電流只能從一個(gè)方向流過它。C1是電容，它可以儲(chǔ)存電能，釋放電能。

④ 3843芯片就是將軍，他指揮4個(gè)士兵分工協(xié)作。將軍有2只眼睛和1個(gè)手。一只眼睛耵著輸出電壓：高于目標(biāo)值（5V），他就會(huì)命令Q1關(guān)斷，別給后面輸出能量了。低于目標(biāo)，就叫Q1開通，輸送能量。另一只眼睛盯著輸出電流，高了就關(guān)Q1。兩只眼同時(shí)盯著，誰(shuí)先高了都關(guān)Q1。

⑤ 再分別介紹一下4個(gè)士兵的其他本領(lǐng)：Q1一般是用三極管、mos、igbt來實(shí)現(xiàn)，我這里用的是P型mos，為什么這么用，以后再說；L1是電感，電流會(huì)流過他。流過他的電流不能突然變化，他會(huì)慢慢的讓流過他的電流達(dá)到最大，釋放的時(shí)候，電流也是慢慢變小。D1功能比較簡(jiǎn)單，他在這里起到續(xù)流的作用。就是Q1關(guān)斷時(shí)，L1釋放電能，得有一個(gè)回路，就會(huì)流經(jīng)他。這個(gè)理解起來需要花點(diǎn)時(shí)間，以后再說；C1是電容，他也是儲(chǔ)能器件。他和電感不同得是，電流不能通過他，他是個(gè)蓄水池，他可以維持電壓的穩(wěn)定。以后我們會(huì)把C1去掉，做實(shí)驗(yàn)，這樣很多工作波形就能看得很清楚了。


1
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jlh213
LV.6
13
2021-04-12 09:55
@hello-no1
這年頭老板都親自出來寫帖子了，唉，讓我等屌絲情何以堪。
老板威武！
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2021-04-12 09:56
我的天，這真的是蘭總嗎，給蘭總點(diǎn)贊。
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2021-04-12 10:00
@蘭波
謝謝版主，多多指教。

蘭老板過謙

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ymlh924
LV.2
16
2021-04-12 10:04
欣賞！
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2021-04-12 10:09

歡迎老板大駕！

多多發(fā)帖，出個(gè)系列

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2021-04-13 08:09
@電源網(wǎng)-靜靜
歡迎老板大駕！多多發(fā)帖，出個(gè)系列[圖片]
蘭總出帖，靜靜還不趕緊加個(gè)精。
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yanyan372
LV.2
19
2021-04-13 10:27
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2021-04-13 10:37
@qinzutaim
[圖片]蘭總出帖，靜靜還不趕緊加個(gè)精。
老板說要低調(diào)，把加精的機(jī)會(huì)留給廣大網(wǎng)友。要保密
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蘭波
LV.8
21
2021-04-13 12:05
@qinzutaim
[圖片]蘭總出帖，靜靜還不趕緊加個(gè)精。
版主大人，加精就不需要了，給自己加個(gè)雞腿。
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蘭波
LV.8
22
2021-04-13 13:49

BUCK電路本質(zhì)是通過控制開關(guān)管（MOS管）的開通和關(guān)閉的時(shí)間比例來控制輸入往輸出的輸送能量的大小。舉個(gè)大家都能懂的例子：一個(gè)馬路上的紅綠燈。綠燈讓車輛通行（電流），紅燈禁止同行。我們是不是可以通過控制一個(gè)周期內(nèi)綠燈的時(shí)間比例，來控制通過路口的車流？一次紅燈時(shí)長(zhǎng)加綠燈時(shí)長(zhǎng)叫周期，周期的倒數(shù)叫頻率；一次綠燈時(shí)長(zhǎng)除以周期叫【占空比】。這個(gè)在電路里是一樣一樣的。


我們來做實(shí)驗(yàn)，把示波器的探頭地夾住J7和J8，得到下面MOS的三張波形：


一：輸入10V，輸出4.9，此時(shí)的占空比是61%。頻率是37KHz，周期是27微秒。



二：輸入20V，輸出5.0，此時(shí)的占空比是31%。頻率是37KHz，周期是27微秒。


三：輸入30V，輸出5.0，此時(shí)的占空比是20%。頻率是36KHz，周期是28微秒。


我們通過輸入10、20、30V三種情況，可以等處結(jié)論：Vout（輸出電壓） = Vin（輸入電壓） X D（占空比）。大家有可鞥有疑問：10V X 0.6  = 6V、20V X  0.3 = 0.6V，30V X 20% = 6V，不是5V呀？我們故意讓輸出是6V的（通過調(diào)整取樣電阻R7,R8來實(shí)現(xiàn)），因?yàn)閙os后面好多元器件都會(huì)占用輸出電壓（壓降），那多出來的1V就是用來彌補(bǔ)他們用的。


這個(gè)帖子大家知道一些宏觀的東西就好了：什么是占空比，占空比有什么作用，什么是開關(guān)周期、開關(guān)頻率，BUCK里Vout = Vin X D（當(dāng)然要考慮電路中一些元器件的壓降）


我問大家一個(gè)問題呀。3843不是頻率是固定的么？為啥輸入不同，頻率會(huì)有一些微小的變化呢？這個(gè)正常嗎？是不是芯片輸入電壓高了，影響了參考電壓，從而影響了頻率？


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2021-04-13 14:27
親自操刀電源，，強(qiáng)
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蘭波
LV.8
24
2021-04-13 14:38
@XHH9062
親自操刀電源，，強(qiáng)[圖片][圖片]
謝謝，我的刀只能殺點(diǎn)小螞蟻。
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2021-04-13 20:08
@蘭波
BUCK電路本質(zhì)是通過控制開關(guān)管（MOS管）的開通和關(guān)閉的時(shí)間比例來控制輸入往輸出的輸送能量的大小。舉個(gè)大家都能懂的例子：一個(gè)馬路上的紅綠燈。綠燈讓車輛通行（電流），紅燈禁止同行。我們是不是可以通過控制一個(gè)周期內(nèi)綠燈的時(shí)間比例，來控制通過路口的車流？一次紅燈時(shí)長(zhǎng)加綠燈時(shí)長(zhǎng)叫周期，周期的倒數(shù)叫頻率；一次綠燈時(shí)長(zhǎng)除以周期叫【占空比】。這個(gè)在電路里是一樣一樣的。我們來做實(shí)驗(yàn)，把示波器的探頭地夾住J7和J8，得到下面MOS的三張波形：一：輸入10V，輸出4.9，此時(shí)的占空比是61%。頻率是37KHz，周期是27微秒。[圖片]二：輸入20V，輸出5.0，此時(shí)的占空比是31%。頻率是37KHz，周期是27微秒。[圖片]三：輸入30V，輸出5.0，此時(shí)的占空比是20%。頻率是36KHz，周期是28微秒。[圖片]我們通過輸入10、20、30V三種情況，可以等處結(jié)論：Vout（輸出電壓）=Vin（輸入電壓）XD（占空比）。大家有可鞥有疑問：10VX0.6 =6V、20VX 0.3=0.6V，30VX20%=6V，不是5V呀？我們故意讓輸出是6V的（通過調(diào)整取樣電阻R7,R8來實(shí)現(xiàn)），因?yàn)閙os后面好多元器件都會(huì)占用輸出電壓（壓降），那多出來的1V就是用來彌補(bǔ)他們用的。這個(gè)帖子大家知道一些宏觀的東西就好了：什么是占空比，占空比有什么作用，什么是開關(guān)周期、開關(guān)頻率，BUCK里Vout=VinXD（當(dāng)然要考慮電路中一些元器件的壓降）我問大家一個(gè)問題呀。3843不是頻率是固定的么？為啥輸入不同，頻率會(huì)有一些微小的變化呢？這個(gè)正常嗎？是不是芯片輸入電壓高了，影響了參考電壓，從而影響了頻率？

答案在上表的最下一行，這是TI的規(guī)格書，只給出了VCC供電12V---25V的頻率穩(wěn)定度。言外之意，超出此范圍頻率穩(wěn)定度不保

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2021-04-13 20:41
@蘭波
BUCK電路本質(zhì)是通過控制開關(guān)管（MOS管）的開通和關(guān)閉的時(shí)間比例來控制輸入往輸出的輸送能量的大小。舉個(gè)大家都能懂的例子：一個(gè)馬路上的紅綠燈。綠燈讓車輛通行（電流），紅燈禁止同行。我們是不是可以通過控制一個(gè)周期內(nèi)綠燈的時(shí)間比例，來控制通過路口的車流？一次紅燈時(shí)長(zhǎng)加綠燈時(shí)長(zhǎng)叫周期，周期的倒數(shù)叫頻率；一次綠燈時(shí)長(zhǎng)除以周期叫【占空比】。這個(gè)在電路里是一樣一樣的。我們來做實(shí)驗(yàn)，把示波器的探頭地夾住J7和J8，得到下面MOS的三張波形：一：輸入10V，輸出4.9，此時(shí)的占空比是61%。頻率是37KHz，周期是27微秒。[圖片]二：輸入20V，輸出5.0，此時(shí)的占空比是31%。頻率是37KHz，周期是27微秒。[圖片]三：輸入30V，輸出5.0，此時(shí)的占空比是20%。頻率是36KHz，周期是28微秒。[圖片]我們通過輸入10、20、30V三種情況，可以等處結(jié)論：Vout（輸出電壓）=Vin（輸入電壓）XD（占空比）。大家有可鞥有疑問：10VX0.6 =6V、20VX 0.3=0.6V，30VX20%=6V，不是5V呀？我們故意讓輸出是6V的（通過調(diào)整取樣電阻R7,R8來實(shí)現(xiàn)），因?yàn)閙os后面好多元器件都會(huì)占用輸出電壓（壓降），那多出來的1V就是用來彌補(bǔ)他們用的。這個(gè)帖子大家知道一些宏觀的東西就好了：什么是占空比，占空比有什么作用，什么是開關(guān)周期、開關(guān)頻率，BUCK里Vout=VinXD（當(dāng)然要考慮電路中一些元器件的壓降）我問大家一個(gè)問題呀。3843不是頻率是固定的么？為啥輸入不同，頻率會(huì)有一些微小的變化呢？這個(gè)正常嗎？是不是芯片輸入電壓高了，影響了參考電壓，從而影響了頻率？
老板的活干得真細(xì)致，本人玩了30年384X，從未關(guān)注過這個(gè)問題。
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蘭波
LV.8
27
2021-04-14 11:52
@世界真奇妙
老板的活干得真細(xì)致，本人玩了30年384X，從未關(guān)注過這個(gè)問題。[圖片]
30年了呀！??！太好了，找到行家了，以后多罩著我呀。 ：）
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2021-04-14 17:28
@蘭波
30年了呀?。?！太好了，找到行家了，以后多罩著我呀。：）

30年前，也就是1991年，國(guó)內(nèi)開關(guān)電源用的IC是494、3524，當(dāng)時(shí)比較新的就是3525。沒有384X。

當(dāng)時(shí)，北京所有賣電源IC的商店都沒有UC384X，只有一家，某國(guó)企是UC384X的代理商，它在市里有個(gè)商店在銷售UC384X。

當(dāng)時(shí)，我在國(guó)企（北京電力電子新技術(shù)研究開發(fā)中心）上班，奉領(lǐng)導(dǎo)之命，仿制一款進(jìn)口（美國(guó)）電源。IC是DIP8封裝，字全被打磨掉了，我根據(jù)PCB繪制了原理圖，再依據(jù)IC各個(gè)腳的功能，在某國(guó)企（生產(chǎn)電源用IC，例如7805）的資料室，查到了是UC3842。此后，領(lǐng)導(dǎo)給了我一本UNITRODE的器件手冊(cè)，有4到5厘米厚。

UC384X是美國(guó)UNITRODE最成功的發(fā)明創(chuàng)造，開創(chuàng)了開關(guān)電源的控制從電壓型轉(zhuǎn)向電流型。也可以說，開創(chuàng)了開關(guān)電源的新時(shí)代

現(xiàn)在絕大多數(shù)電源IC都是在此基礎(chǔ)上發(fā)展改進(jìn)的

UNITRODE是美國(guó)公司，幾年前已經(jīng)被TI收購(gòu)

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2021-04-14 17:50
@世界真奇妙
30年前，也就是1991年，國(guó)內(nèi)開關(guān)電源用的IC是494、3524，當(dāng)時(shí)比較新的就是3525。沒有384X。當(dāng)時(shí)，北京所有賣電源IC的商店都沒有UC384X，只有一家，某國(guó)企是UC384X的代理商，它在市里有個(gè)商店在銷售UC384X。當(dāng)時(shí)，我在國(guó)企（北京電力電子新技術(shù)研究開發(fā)中心）上班，奉領(lǐng)導(dǎo)之命，仿制一款進(jìn)口（美國(guó)）電源。IC是DIP8封裝，字全被打磨掉了，我根據(jù)PCB繪制了原理圖，再依據(jù)IC各個(gè)腳的功能，在某國(guó)企（生產(chǎn)電源用IC，例如7805）的資料室，查到了是UC3842。此后，領(lǐng)導(dǎo)給了我一本UNITRODE的器件手冊(cè)，有4到5厘米厚。UC384X是美國(guó)UNITRODE最成功的發(fā)明創(chuàng)造，開創(chuàng)了開關(guān)電源的控制從電壓型轉(zhuǎn)向電流型。也可以說，開創(chuàng)了開關(guān)電源的新時(shí)代現(xiàn)在絕大多數(shù)電源IC都是在此基礎(chǔ)上發(fā)展改進(jìn)的UNITRODE是美國(guó)公司，幾年前已經(jīng)被TI收購(gòu)
厲害！蘭總也厲害！
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dy-nTAsjflv
LV.1
30
2021-05-23 23:44

如何聯(lián)系你啊，老板，

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dy-nTAsjflv
LV.1
31
2021-05-23 23:46
@dy-nTAsjflv
如何聯(lián)系你啊，老板，

打算從你那買點(diǎn)資料，敢問你的QQ號(hào)，或手機(jī)，

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