UC3843是一款性能卓越的电流模式PWM控制器，专为离线式和DC-DC转换器应用而优化，其内部集成了多项关键功能模块，使得电源设计工程师能够以最少的外围元件实现高效、稳定的电源解决方案。本详细介绍将深入探讨UC3843的各个引脚功能及其典型电压，并结合其内部工作原理，全面解析其在开关电源设计中的重要作用。

UC3843概述与核心优势

UC3843是UC384x系列PWM控制器中的一员，该系列芯片凭借其电流模式控制的优势，在开关电源领域得到了广泛应用。与电压模式控制相比，电流模式控制具有诸多优点，例如逐周期限流、更快的瞬态响应、简化环路补偿设计以及固有的输入电压前馈补偿等。

UC3843尤其适用于需要更高占空比的应用，因为它能够实现高达100%的占空比控制。这使得它在一些特定的电源拓扑结构中，如正激、反激、升压和降压等，具有更大的设计灵活性。其内部包含温度补偿的精密基准电压源、可调振荡器、高增益误差放大器、电流传感比较器和用于驱动功率MOSFET的大电流推挽输出级。此外，它还集成了欠压锁定（UVLO）、死区时间可调、双脉冲抑制以及逐周期电流限制等保护功能，极大地提升了电源系统的可靠性和稳定性。

UC3843通常采用8引脚DIP（双列直插式）或SOP（小外形封装）封装，这两种封装形式都易于在各种电路板上进行安装和焊接，满足了不同应用场景的需求。

UC3843引脚功能与电压详解

UC3843的8个引脚各司其职，共同协作以实现精确的PWM控制。以下将对每个引脚的功能、典型连接方式以及关键电压特性进行详细阐述。

1. COMP (补偿引脚)

• 引脚功能： COMP引脚是内部误差放大器的输出端。误差放大器用于比较基准电压和反馈电压，并生成一个误差信号，该误差信号随后被送至PWM比较器，从而调节输出脉冲的宽度。通过在此引脚外部连接RC补偿网络（电阻和电容），可以对控制环路进行频率补偿，以确保电源系统的稳定性和良好的动态响应。

• 典型连接： 通常连接一个由电阻和电容组成的RC网络到地或VREF引脚，用于补偿误差放大器的增益和相位，防止系统振荡。RC网络的设计至关重要，它直接影响电源的瞬态响应、稳定性和输出纹波。

• 电压特性： COMP引脚的电压是误差放大器的输出电压，它反映了输出电压与设定值之间的偏差。当输出电压低于设定值时，COMP引脚电压通常会升高，从而增加PWM脉冲宽度；反之，当输出电压高于设定值时，COMP引脚电压会降低，减小PWM脉冲宽度。其电压范围通常在0V到VREF电压之间。例如，在正常工作状态下，如果系统稳定，COMP引脚电压会保持在一个相对稳定的值，例如约2V至4V之间，具体取决于负载和反馈网络的设计。

2. VFB (电压反馈引脚)

• 引脚功能： VFB引脚是内部误差放大器的反相输入端。它是用于接收来自电源输出端的反馈电压。通过分压电阻网络，将电源的输出电压按比例缩小后送入此引脚，与误差放大器内部的精密2.5V基准电压进行比较。

• 典型连接： 通常通过一个电阻分压器连接到电源的输出端。分压器的上臂电阻和下臂电阻的比例决定了电源的输出电压。例如，若希望输出12V电压，且内部基准电压为2.5V，则分压器需将12V分压至2.5V。

• 电压特性： 在正常稳态工作时，VFB引脚的电压将被精确地控制在2.5V。这是因为误差放大器会持续调整其输出（COMP引脚），直到VFB引脚的电压与内部基准电压（2.5V）相等。如果VFB引脚电压偏离2.5V，则表示输出电压发生变化，误差放大器将进行修正。

3. Current Sense (电流传感引脚)

• 引脚功能： Current Sense引脚是内部电流传感比较器的输入端。它通常连接到一个电流采样电阻（R_sense）的两端，该电阻串联在功率开关器件（如MOSFET）的源极或发射极，用于检测流过开关管的峰值电流。当采样电阻上的电压（即电流信号）超过一定阈值时，PWM输出脉冲将被立即关断，从而实现逐周期电流限制，有效保护开关管和整个电源系统免受过流损坏。

• 典型连接： 连接到功率开关管的电流采样电阻的电压。

• 电压特性： 在UC3843中，内部电流传感比较器的典型阈值电压为1V。这意味着当Current Sense引脚的电压达到1V时，PWM输出脉冲将被终止。因此，通过选择合适的采样电阻值，可以精确设定电源的最大输出电流。例如，如果希望最大电流为5A，则采样电阻应为1V/5A=0.2Ω。该引脚的输入电压范围通常在$-0.3V到6.3V之间，但在正常工作时应保持在0V到1V$之间以实现电流限制。

4. RT/CT (振荡器定时电阻/电容引脚)

• 引脚功能： RT/CT引脚用于连接外部定时电阻（RT）和定时电容（CT），以设置内部振荡器的工作频率。振荡器是PWM控制器的心脏，它产生锯齿波，与误差放大器和电流传感比较器的输出进行比较，从而生成PWM控制脉冲。通过改变RT和CT的值，可以灵活调整开关电源的工作频率。

• 典型连接： 一个电阻RT连接到VREF，一个电容CT连接到地。

• 电压特性： RT/CT引脚的电压是一个锯齿波，其周期由RT和CT决定。锯齿波的峰值电压通常与内部基准电压相关，而谷值电压接近地电位。其波形由内部恒流源对电容CT充电和放电形成。通常，电容充电至约1.6V（UC3843的数据手册通常会给出精确的振荡器幅度电压，例如1.6VP−P），然后通过内部电路放电，再重复充电，形成周期性的锯齿波。振荡频率通常在几十kHz到几百kHz之间，例如，UC3843的典型振荡频率约为52kHz。

5. GND (地引脚)

• 引脚功能： GND引脚是UC3843的参考地，所有内部电路的零电位都以此为基准。

• 典型连接： 连接到电路的公共地。

• 电压特性： 理论上为0V。在实际电路中，为了避免噪声干扰，特别是高频开关噪声对模拟电路的影响，通常建议采用星形接地的布局方式，将模拟地和功率地在一点汇合。

6. OUT (输出引脚)

• 引脚功能： OUT引脚是UC3843的推挽式输出级，用于直接驱动外部功率MOSFET的栅极。它能够提供大电流的驱动能力（峰值驱动电流通常可达$pm1A$），以快速有效地开启和关断功率MOSFET，从而减少开关损耗。

• 典型连接： 通过一个小电阻（通常为几欧姆到几十欧姆）直接连接到功率MOSFET的栅极。这个栅极电阻有助于抑制栅极振荡，并控制MOSFET的开关速度。

• 电压特性： OUT引脚的输出电压在开通时接近VCC电压（高电平），在关断时接近GND电压（低电平）。其电压摆幅通常在0V到VCC之间。例如，当VCC为15V时，OUT引脚的高电平输出可以达到13.5V左右，低电平输出可以低至0.08V（数据手册典型值），这足以有效地驱动大多数功率MOSFET。

7. VCC (电源供电引脚)

• 引脚功能： VCC引脚是UC3843的电源供电引脚，为芯片内部的所有功能模块提供工作电压。UC3843内部集成了欠压锁定（UVLO）电路，以确保VCC电压在安全范围内，防止芯片在供电不足时误动作或损坏外部功率器件。

• 典型连接： 连接到外部供电电源，通常通过一个去耦电容并联到地，以滤除电源噪声并提供瞬时大电流。

• 电压特性： UC3843的VCC工作电压范围通常在7.6V至30V之间。其**启动电压（UVLO On Threshold）典型值为8.5V，这意味着当VCC电压从低电平上升到8.5V时，芯片开始正常工作。其关断电压（UVLO Off Threshold）**典型值为7.9V，当VCC电压下降到7.9V以下时，芯片将停止工作。这种迟滞特性（8.5V启动，7.9V关断）可以有效防止芯片在电源电压波动时反复启停，增加系统稳定性。在正常工作时，为了确保芯片稳定运行，VCC电压通常会通过一个辅助绕组或外部稳压电路维持在12V至18V之间。

8. VREF (基准电压引脚)

• 引脚功能： VREF引脚提供一个内部经过温度补偿的精密5V基准电压源。这个基准电压不仅用于内部误差放大器的正相输入，还可作为外部电阻分压器（VFB引脚）和振荡器定时电阻（RT/CT引脚）的参考电压，为整个控制系统提供稳定的电压参考。

• 典型连接： 通常连接一个去耦电容（例如0.1μF到1μF）到地，以稳定基准电压并滤除高频噪声。该引脚的输出能力有限，不应直接驱动大负载。

• 电压特性： VREF引脚在正常工作时输出稳定的5V电压，其精度通常在$pm1%$以内。该电压是芯片内部所有模拟电路的基准，对电源输出的精度有着决定性的影响。

UC3843内部框图与工作原理

理解UC3843的引脚功能和电压特性，需要结合其内部框图和工作原理。UC3843的核心是一个电流模式PWM控制器，其内部主要由以下几个模块组成：

1. 振荡器 (Oscillator)

振荡器由外部的RT和CT元件决定其工作频率。它产生一个周期性的锯齿波电压，作为PWM比较器的参考波形。UC3843的振荡器设计经过微调，能够提供精确的占空比控制。同时，它还内置了死区时间控制，确保在PWM脉冲之间存在一个最小的非导通时间，防止功率开关管同时导通造成短路。

2. 误差放大器 (Error Amplifier)

误差放大器是一个高增益的运算放大器，其同相输入端连接到内部2.5V精密基准电压，反相输入端连接到VFB引脚。它将VFB引脚的反馈电压与2.5V基准电压进行比较，并输出一个误差电压到COMP引脚。这个误差电压反映了电源输出电压与设定值之间的偏差，是调节PWM脉冲宽度的关键信号。该放大器具有高开环增益，通常可达80dB以上，确保了高精度的电压调节。

3. 电流传感比较器 (Current Sense Comparator)

电流传感比较器是一个高速比较器，其一个输入端连接到Current Sense引脚（来自电流采样电阻的电压），另一个输入端连接到误差放大器的输出（COMP引脚）。当Current Sense引脚的电压（代表峰值电流）达到由COMP引脚电压设定的阈值时，电流传感比较器会立即输出一个信号，终止当前的PWM输出脉冲。这实现了逐周期电流限制，有效保护开关管在发生过载或短路时不受损坏。

4. PWM锁存器 (PWM Latch)

PWM锁存器接收振荡器的锯齿波、电流传感比较器的输出以及误差放大器的输出信号。它根据这些信号生成最终的PWM脉冲。在每个振荡周期开始时，锁存器被置位，OUT引脚变为高电平，开启功率MOSFET。当电流传感比较器检测到峰值电流达到限制阈值，或当误差放大器输出决定脉冲结束时，锁存器被复位，OUT引脚变为低电平，关断功率MOSFET。

5. 图腾柱输出级 (Totem Pole Output Stage)

图腾柱输出级是一个大电流推挽式驱动电路，连接到OUT引脚。它能够快速地对功率MOSFET的栅极电容进行充电和放电，提供高峰值的驱动电流（例如$pm1A$）。这确保了功率MOSFET的快速开关，从而减少了开关损耗，提高了电源效率。

6. 欠压锁定 (Undervoltage Lockout - UVLO)

UVLO电路监测VCC引脚的电压。当VCC电压低于启动阈值时，UVLO电路会禁用芯片的所有功能，确保在电源电压不稳定或不足时芯片不会误动作。一旦VCC电压上升到启动阈值以上，芯片就会开始正常工作。UVLO还具有迟滞功能，避免了在VCC电压在阈值附近波动时芯片反复启停。

7. 精密基准电压源 (Precision Reference)

UC3843内部集成了一个高精度、温度补偿的5V基准电压源，通过VREF引脚输出。这个基准电压是芯片内部所有模拟电路的参考，保证了电源输出电压的稳定性和精度。

UC3843典型应用与设计考量

UC3843作为一款经典的电流模式PWM控制器，广泛应用于各种开关电源中，例如：

• 反激式转换器 (Flyback Converters)： 由于其结构简单、成本低廉，常用于小功率AC/DC适配器和辅助电源。UC3843的100%占空比能力在某些反激设计中具有优势。

• 正激式转换器 (Forward Converters)： 用于中高功率DC/DC转换器，通常需要外部复位电路。

• 升压转换器 (Boost Converters)： 将较低的直流输入电压转换为较高的直流输出电压。

• 降压转换器 (Buck Converters)： 将较高的直流输入电压转换为较低的直流输出电压。

• LED驱动电源： 通过精确的电流控制，实现高效率的LED驱动。

在设计基于UC3843的电源系统时，需要考虑以下关键因素：

1. 频率设定

通过RT和CT的选择来设定开关频率。高频率可以减小变压器和电感器的尺寸，但会增加开关损耗。通常，RT/CT的经验公式为：fosc=RT⋅CT1.72其中$f_{osc}$为振荡频率，RT单位为$kOmega$，CT单位为nF。

2. 逐周期电流限制

通过选择合适的电流采样电阻R_sense来设定最大峰值电流。当电流采样电阻上的电压达到1V时，PWM脉冲将被截断。因此，峰值电流限制值 Ipeak(max) 为：Ipeak(max)=Rsense1V需要注意的是，这里的$I_{peak(max)}$是开关管的峰值电流，实际输出电流会根据电源拓扑和磁性元件的储能特性有所不同。

3. 输出电压调节

通过调整VFB引脚的分压电阻R1和R2来设定输出电压。输出电压 Vout 的公式为：Vout=VREF⋅(1+R2R1)其中$V_{REF}$为内部基准电压$2.5V$。

4. 环路补偿

COMP引脚的RC网络设计是确保电源稳定性的关键。一个良好设计的补偿网络可以保证在负载变化时，输出电压能够快速且无振荡地恢复到设定值。通常需要进行波特图分析来确定合适的R和C值。

5. 启动电路与VCC供电

UC3843的启动电流非常小（通常小于0.5mA），这使得它可以使用简单的电阻分压器从高压输入端获取启动电源。一旦电源开始工作，通常会通过变压器的一个辅助绕组为VCC提供稳定的工作电压，以降低启动电阻上的功耗，并确保VCC电压在UVLO启动阈值之上。

6. 布局考量

为了最大限度地减少噪声和寄生效应，PCB布局至关重要。例如，电流采样回路应尽可能短，VCC和VREF引脚的去耦电容应尽量靠近芯片，功率回路和信号回路应分开布线等。

UC3843与同系列芯片的对比

UC384x系列芯片中，除了UC3843外，还有UC3842、UC3844和UC3845等型号。它们在功能上高度相似，但在一些关键特性上有所区别，主要体现在UVLO阈值和最大占空比上。

• UC3842： UVLO启动阈值为16V，关断阈值为10V。最大占空比为100%。常用于需要较高启动电压的应用。

• UC3843： UVLO启动阈值为8.5V，关断阈值为7.9V。最大占空比为100%。适用于较低启动电压的应用，如直接从12V或24V直流母线供电的DC-DC转换器。

• UC3844： UVLO启动阈值为16V，关断阈值为10V。最大占空比为50%。适用于半桥、全桥等对称驱动的电源拓扑。

• UC3845： UVLO启动阈值为8.5V，关断阈值为7.9V。最大占空比为50%。同样适用于需要50%最大占空比且启动电压较低的应用。

了解这些差异对于选择合适的UC384x系列芯片至关重要，它取决于具体的电源拓扑、输入电压范围和设计要求。

总结

UC3843作为一款经典的电流模式PWM控制器，凭借其集成度高、功能全面、性能稳定和易于使用的特点，在电力电子领域占据着重要的地位。通过对其引脚功能、典型电压以及内部工作原理的深入解析，我们可以更好地理解其在开关电源系统中的作用。从电压反馈到电流限制，从振荡器定时到栅极驱动，UC3843的每个引脚都承载着关键的任务，共同协作实现高效、可靠的电源管理。掌握UC3843的设计与应用细节，对于电源工程师来说，无疑是构建高性能开关电源系统的基石。在未来的电源设计中，UC3843及其衍生产品仍将是重要的选择之一。