PWM 控制器 UCC2580的原理和應(yīng)用
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0 引言
UCC2580是專為執(zhí)行多種有源箝位或同步整流開關(guān)變換電路而設(shè)計的。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， 還提供了一個輔助開關(guān)驅(qū)動輸出和一個可調(diào)的死區(qū)時間
（用來輔助開關(guān)驅(qū)動輸出對主開關(guān)驅(qū)動輸出補(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、 輸出邏輯和延時電路、 保護(hù)和軟啟
動電路組成。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R1、 R2、 CT相連， CT 通過R1充電，通過 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 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， CR 充電，當(dāng) RAMP 超過 3.3V 時， 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 動是 由 VDD、 REF、 LINE、SHTDWN 引腳來完成， VDD 開啟有效電平對于UCC2580 -2 和 UCC2580 -4 是 15V，對 于UCC2580-1 和UCC2580-3是 9V，關(guān)斷有效電平都是 8.5V。當(dāng) VDD 有效開啟后， REF 是精密的5V 參考電壓。LINE 開啟有效電平是 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，高于 0.5V電路被關(guān)斷保護(hù)。 LINE和 SHTDWN可用來故障保護(hù)，通常將輸入電壓經(jīng)分壓后接入 LINE 腳， 用來監(jiān)測輸入電壓， 低壓保護(hù)。用SHTDWN 來監(jiān)視主開關(guān)管電流， 當(dāng)過流產(chǎn)
當(dāng) OUT1 無效后， 延時 DELAY2 后， OUT2 有效。延時時間由 DELAY 引腳外接對地電阻阻值決定。DELAY1 的值等于 1.1pF電容與對地電阻值的乘積。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TL431 和光藕反饋到EAIN。
信號地 GND 是所有信號的參考點(diǎn)，引腳PGND是輸出驅(qū)動的共地，通常把 PGND 和 GND連接一起。
圖5 所示是一個利用UCC2580-4 設(shè)計的有源箝位單端正激變換電路。輸入為直流80~400V，通過對 R1、 R2、 CT 參數(shù)選取 R1=30.1k贅， R2=10k贅，CT=150 pF，可得 CLK信號的頻率為 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V5 整流后，通過對 R20 取樣電壓和某參考電壓值比較，輸出高低電平信號來決定 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 TOP210PFI 電源芯片
來同時提供兩路輔助電源。當(dāng)滿足芯片開啟條件后， UCC2580 輸出OUT1和 OUT2 信號。為避免主開關(guān)管 S1 和S2 以及 S3同時開關(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 信號控制主開關(guān)管 S2、 S3 通斷來實(shí)現(xiàn)對輸入電壓的斬波。高頻變換電路工作過程主要如下：在 OUT1 為高電平期間內(nèi)， T1 的原邊線圈繞組儲存能量， 并傳輸?shù)礁边吘€圈繞組，通過處于正向偏壓的D6， 把能量儲存在電感 L1 中， 此時 D7 是反向偏壓， 截止。當(dāng) OUT1 轉(zhuǎn)為低電平， S2、 S3 截止， 此時 D7 是正向偏壓， L1 的能量繼續(xù)提供負(fù)載，經(jīng)過延時 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 C3、 C4 充電， 充電完成后C3、 C4 開始放電直到 T1 的原邊線圈又開始對 C3、 C4 反向充電為止，（S1 導(dǎo)通的時間要保證這個過程完成） 當(dāng) OUT2 轉(zhuǎn)為低電平后， S1 截止， 經(jīng)過延時 DELAY1 后， OUT1 轉(zhuǎn)為高電平。
主輸出驅(qū)動電路有快
通過R12 放電） 。輔助輸出驅(qū)動電路具體工作狀態(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， S6 截止，C11 放電， S7 導(dǎo)通。T2 的副邊與初級同相，穩(wěn)壓管
D3、 D4 用來箝位電壓， S8、 S9 用來快速開關(guān) S1。當(dāng)OUT2 為高電平時， 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， 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，兩路輸出驅(qū)動信號的可編程延時可以減少開關(guān)電源中開關(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 TEXAS INSTRUMENTS. Single Ended Active Clap/
Reset PWM 控制器 技術(shù)手冊[Z]. 2005.
作者簡介
顏魏偉， 男， 工程師， 主要從事開關(guān)電源的設(shè)計與應(yīng)用
工作。
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