PWM 控制器 UCC2580的原理和應(yīng)用
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
0 引言
UCC2580是專為執(zhí)行多種有源箝位或同步整流開(kāi)關(guān)變換電路而設(shè)計(jì)的。它包含了使用固定頻率控制的所有必要功能， 高效的脈寬調(diào)制， 還提供了一個(gè)輔助開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)輸出和一個(gè)可調(diào)的死區(qū)時(shí)間
（用來(lái)輔助開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)輸出對(duì)主開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)輸出補(bǔ)充） 。 這項(xiàng)有源箝位技術(shù)可以使變壓器的工作磁通范圍增大，這種技術(shù)方案可以減少開(kāi)關(guān)損耗和傳導(dǎo)損耗。
1 原理和具體功能實(shí)現(xiàn)
圖1 是UCC2580 的內(nèi)部框圖， 它主要是由振蕩器、放大器、 輸出邏輯和延時(shí)電路、 保護(hù)和軟啟
動(dòng)電路組成。它的工作頻率由自身振蕩電路與外部配置RC 電路產(chǎn)生， 同時(shí)設(shè)置最大占空比， 圖 2 所示是振蕩輸入電路、 電壓前饋及伏秒積限制。 電路中振蕩輸入由引腳 OSC1、 OSC2 完成。將引腳 OSC1，OSC2 通過(guò)R1、 R2、 CT相連， CT 通過(guò)R1充電，通過(guò) R2放電。工作頻率f=1.44/ （R1+R2） 伊 （CT+27pF）最大占空比=R1/ （R1+R2）輸入電壓 VIN 通過(guò) R4 和 CR 產(chǎn)生的斜坡電壓接到引腳 RAMP后，輸入到內(nèi)部 PWM 比較器作為比較電壓，在輸出OUT1 為高電平時(shí)， CR 充電，當(dāng) RAMP 超過(guò) 3.3V 時(shí)， 輸出 OUT1 為低電平。這樣就限制了繞組的最大伏-秒積， 防止變壓器的飽和， 最大伏-秒積的值為3.3R4CR。UCC2580 的 啟 動(dòng)是 由 VDD、 REF、 LINE、SHTDWN 引腳來(lái)完成， VDD 開(kāi)啟有效電平對(duì)于UCC2580 -2 和 UCC2580 -4 是 15V，對(duì) 于UCC2580-1 和UCC2580-3是 9V，關(guān)斷有效電平都是 8.5V。當(dāng) VDD 有效開(kāi)啟后， REF 是精密的5V 參考電壓。LINE 開(kāi)啟有效電平是 5V，關(guān)斷有效電平是 4.5V， SHTDWN 的門限電壓 0.5V， 低于0.5V有效啟動(dòng)，高于 0.5V電路被關(guān)斷保護(hù)。 LINE和 SHTDWN可用來(lái)故障保護(hù)，通常將輸入電壓經(jīng)分壓后接入 LINE 腳， 用來(lái)監(jiān)測(cè)輸入電壓， 低壓保護(hù)。用SHTDWN 來(lái)監(jiān)視主開(kāi)關(guān)管電流， 當(dāng)過(guò)流產(chǎn)
當(dāng) OUT1 無(wú)效后， 延時(shí) DELAY2 后， OUT2 有效。延時(shí)時(shí)間由 DELAY 引腳外接對(duì)地電阻阻值決定。DELAY1 的值等于 1.1pF電容與對(duì)地電阻值的乘積。而 DELAY2 值則是由內(nèi)部設(shè)定的比值DELAY1/DELAY2 來(lái)決定， 如圖 4所示。誤差放大器同相輸入端內(nèi)部接 2.5V， EAIN是反相輸入端， EAOUT是輸出端，它在內(nèi)部還接PWM 比較器的反相輸入端。通常在 EAIN 和EAOUT 之間要接補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，通常把輸出電壓經(jīng)過(guò)TL431 和光藕反饋到EAIN。
信號(hào)地 GND 是所有信號(hào)的參考點(diǎn)，引腳PGND是輸出驅(qū)動(dòng)的共地，通常把 PGND 和 GND連接一起。
圖5 所示是一個(gè)利用UCC2580-4 設(shè)計(jì)的有源箝位單端正激變換電路。輸入為直流80~400V，通過(guò)對(duì) R1、 R2、 CT 參數(shù)選取 R1=30.1k贅， R2=10k贅，CT=150 pF，可得 CLK信號(hào)的頻率為 202 kHz， 最大大占空比約為75%。選R6=9.09k贅、 R5=150k贅， 這樣當(dāng)輸入電壓小于80V，分壓電壓低于4.5V， 則UCC2580 關(guān)斷輸出。 T3 是電流互感器， 用來(lái)監(jiān)視主電流大小， 選取適當(dāng)匝數(shù)比， 在副邊回路中通過(guò)V5 整流后，通過(guò)對(duì) R20 取樣電壓和某參考電壓值比較，輸出高低電平信號(hào)來(lái)決定 SHTDWN 引腳是否大于 0.5V，允許主電流最大值取決于 T3 匝數(shù)比， R20 的大小和參考電壓的大小。這里的 VDD和+12V 上拉電源可以通過(guò) TOP210PFI 電源芯片
來(lái)同時(shí)提供兩路輔助電源。當(dāng)滿足芯片開(kāi)啟條件后， UCC2580 輸出OUT1和 OUT2 信號(hào)。為避免主開(kāi)關(guān)管 S1 和S2 以及 S3同時(shí)開(kāi)關(guān)，要選取適合的 DELAY1 和 DELAY2，可選用 R3 為 510贅，則 DELAY1 為 500 ns， DELAY2 為700 ns。
OUT1 信號(hào)控制主開(kāi)關(guān)管 S2、 S3 通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電壓的斬波。高頻變換電路工作過(guò)程主要如下：在 OUT1 為高電平期間內(nèi)， T1 的原邊線圈繞組儲(chǔ)存能量， 并傳輸?shù)礁边吘€圈繞組，通過(guò)處于正向偏壓的D6， 把能量?jī)?chǔ)存在電感 L1 中， 此時(shí) D7 是反向偏壓， 截止。當(dāng) OUT1 轉(zhuǎn)為低電平， S2、 S3 截止， 此時(shí) D7 是正向偏壓， L1 的能量繼續(xù)提供負(fù)載，經(jīng)過(guò)延時(shí) DELAY2 后， OUT2 轉(zhuǎn)為高電平， S1 導(dǎo)通， T1 的原邊線圈繞組里的能量釋放，對(duì) C3、 C4 充電， 充電完成后C3、 C4 開(kāi)始放電直到 T1 的原邊線圈又開(kāi)始對(duì) C3、 C4 反向充電為止，（S1 導(dǎo)通的時(shí)間要保證這個(gè)過(guò)程完成） 當(dāng) OUT2 轉(zhuǎn)為低電平后， S1 截止， 經(jīng)過(guò)延時(shí) DELAY1 后， OUT1 轉(zhuǎn)為高電平。
主輸出驅(qū)動(dòng)電路有快
通過(guò)R12 放電） 。輔助輸出驅(qū)動(dòng)電路具體工作狀態(tài)分析如下： OUT2 輸出為高電平， S6 導(dǎo)通， C11 充電，
T2 的原邊線圈充電。OUT2 轉(zhuǎn)為低電平時(shí)， S6 截止，C11 放電， S7 導(dǎo)通。T2 的副邊與初級(jí)同相，穩(wěn)壓管
D3、 D4 用來(lái)箝位電壓， S8、 S9 用來(lái)快速開(kāi)關(guān) S1。當(dāng)OUT2 為高電平時(shí)， C1、 C2 充電， D6 導(dǎo)通， S8 導(dǎo)通， S9截止， S1 導(dǎo)通。OUT2 轉(zhuǎn)為低電平時(shí)， S8 截止， C2 放電， D6 截止， S9 導(dǎo)通， C1 放電， S1 截止。
UCC2580 PWM 控制器具備自身能產(chǎn)生固定高頻信號(hào)，兩路輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的可編程延時(shí)可以減少開(kāi)關(guān)電源中開(kāi)關(guān)管的應(yīng)力，在輸入電源和輸出電壓出現(xiàn)各種故障情況時(shí)進(jìn)行保護(hù)中斷等功能的特點(diǎn)，所以適合在高頻變換電路中與高頻變壓器配合使用。
1]國(guó) TEXAS INSTRUMENTS. Single Ended Active Clap/
Reset PWM 控制器 技術(shù)手冊(cè)[Z]. 2005.
作者簡(jiǎn)介
顏魏偉， 男， 工程師， 主要從事開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
工作。
評(píng)論