UCC2870初級控制反激式電源控制器啟動性能分析

　　3.設(shè)計

　　除CDD和RCS之外，所有器件值都與UCC28700EVM-068 5-W USB適配器[1]原理圖一樣。圖3摘自UCC28700產(chǎn)品說明書[2]。IS可使用等式7計算，這里ηXFMR是估計的變壓器效率。

　　變壓器效率受鐵芯及繞組損耗、漏感比以及偏置功率與額定輸出功率之比的影響。以一個5V、1A的充電器為例，1.5%的偏置功率是良好的估算值[1]。90%的整體變壓器效率是約略估計，其中包括3.5%的漏感、5%的鐵芯損耗及繞組損耗以及1.5%的偏置功率[1]。

　　最大初級峰值電流IPP出現(xiàn)在啟動開始的時候，隨即UCC28700器件會進入恒流調(diào)節(jié)狀態(tài)，保持0.425的恒定二次二極管導(dǎo)通占空比。

　　該變壓器是EVM上的WE 750312723，NP/NS=15.33、NP/NA=3.83，飽和電流為440mA。

　　圖3：變壓器電流

　　在啟動開始時，輸出電容器的平均充電電流為正值，充電電流等于(IS-IL)，如等式1所示。在VO上升至VOCC之前，輔助匝電壓低于VDD，此時CDD無法通過輔助匝充電。但在此期間，CDD會被Irun和柵極驅(qū)動電流放電。如果 VDD低于VDD(off)，UCC28700器件就會關(guān)斷。為確保器件順利啟動，在ta內(nèi)VDD必須大于VDD(off)。在等式8和等式9中，應(yīng)用了一個臨界條件。Tstart是VO從0上升至VOCC的時間。等式2是VOCC和VDD(off)的關(guān)系。在等式8 中，有1mA的估計柵極驅(qū)動電流，而且為VDD添加了1V的裕度。VCST是芯片選擇閾值電壓。在啟動開始時，UCC28700 VS引腳上的電壓為低，因此VCST保持其最大值。

　　如表1所示，UCC28700器件有更好的恒流(CC)調(diào)整性能，更高的最大工作頻率，其可最大限度縮小解決方案尺寸。待機功耗不足30mW，符合五星評級要求。更高的最大VDD，可縮小VDD電容器值。在表1中突出顯示的三種產(chǎn)品中，UCC28700器件是設(shè)計5V適配器的最佳選擇。UCC28700器件可選擇更高的NA/NS，因為根據(jù)等式2，它具有更高的最大VDD，可實現(xiàn)更短的tstart(見等式9)。在等式8中，tstart與CDD成正比，因此在設(shè)計中需要較小的CDD。

　　表 1：參數(shù)比較表

　　4.實驗

　　為驗證上述分析，我們使用了一款UCC28700EVM-068 5-W USB適配器。除了CDD和RCS外，所有器件值均保持不變，CDD=4.7μF、RCS=1.8Ω。負載為恒定電流1A。

　　圖4是UCC28700的啟動波形，CH1是MOSFET柵極驅(qū)動信號，CH3是輸出電壓。該器件啟動順暢，沒有過沖和聲頻噪聲。該圖顯示，UCC28700器件有非常好的啟動性能。在圖4中，tstart接近18ms，與計算結(jié)果吻合。

　　圖4：UCC28700啟動波形