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反激控制IC—UCC28600芯片简介及其工作原理 免费猫

发布时间:2020-02-17 13:44:51 阅读: 来源:化学试剂厂家

反激控制IC—UCC28600芯片简介及其工作原理

新一代节能的AC/DC电源控制系统必须采用绿色模式的准谐振式工作,以减少EMI(电磁于扰)、提高效率、降低待机损耗。TI公司的UCC28600以一种特色技术解决上述要求,UCC28600主要特点如下:

(1)极低待机功耗( l50mW),符合欧洲新的绿色能源标准。 L50MW),符合欧洲新的绿色能源标准。

(2)准谐振式工作,降低EMI,降低开关损耗。

(3)极低起动电流,最大仅25 μA。

(4)可调过电压保护,包括输入线路过电压及输出过电压。

(5)芯片内部过热倮护,降温到某一水平后重新起动。

(6)过流保护,逐个周期式限流及“打呃”式保护。

(7)强输出驱动能力,有0.75A输出,IA漏入能力。

(8)软起动可调节。

(9)UCC28600主要用于LCD - TV、MONITOR及机顶盒电源、各种AC/DC适配器、充电器,输出功率可到200W。

2.引脚功能

1PIN 55:软起动。接一电容到GND,内部电流源为其充电,改变电容即改变充电时间,改变软起动时间。故障时9此电容即放电,经由内部一支小MOSFET放电9降下55端电压,即降下内部FB端电压,做到峰值电流限制。

2PIN FB:反馈输入或控制输人。从光耦直接送到PWM比较器,用于控制功率MOSFET的峰值电流,内部有一支20kΩ电阻从此端接到5V基准,所以光耦的光电三极管可直接接入。此端电压控制着IC的三个工作模式:准谐振(QR)模式、频率折返(FFM)模式及猝发模式(Borst Mode)。

3PIN CS:电流检测输入端。调节功率限制,可调制过流保护,CS端电压输人从电流检测电阻接人,再用两端之间的电阻值大小调节功率限制。

4PIN GMD:公共端。从Vcc端到GND用0.1 微法的旁路电容旁路。

5PIN OUT:输出驱动端。源出0.75A,漏人IA,输出电平为Vcc 到GND。

6PIN VDD:IC供电端。能量从辅助绕组供应,为防止起动过程中的“打呃”工作,还要一支较大的储能电容作旁路。

7PIN 0VP:过压保护端。检测输入线路的0VP,负载的0VP经QR开启给出,用—次偏置绕组同时进行上述三种功能。

8PIN STATUS:有源高电平开路漏极信号。作待机模式用,并用它去禁止PFC的Vcc供应。

3.主要功能

UCC28600是一个多种模式的控制器,控制流程如图1 -2所示9在不同模式的工作效率如图1 -3所示,工作模式取决于线路及负载条件,在各种工作模式下,UCC28600终止输出为高电平信号是基于开关电流,于是UCC28600总是工作在电流模式控制,所以功率MOSFET的电流总是要限制的。

在正常工作模式下,FB端命令UCC28600 的工作模式在电压阈值上,FB端的控制模式如图1 -1所示,软起动及故障时除外。软起动模式由硬开关控制变换器工作在40kHz,在Vfb低于Vss,UVLO起作用时,软起动模式被锁住,软起动状态恢复直到UVLO关断之后。

图1-1UCC28600 FB端的控制模式

图1-2UCC28600 的控制流程

图1-3 UCC28600 在不同模式的工作频率

在正常工作负载时(从100%~30%负载),UCC28600控制变换器在准谐振下工作(QRM)或断续电流下工作(DCM),此时DCM工作将频率钳制在130kHz。在10%~30%负载时,变换器工作在频率折返模式下(FFM),此时,峰值开关电流恒定,输出电压稳压曲频率调制解决”有效地工作在FFM,结果用恒定的伏秒积常数给反激变换器变压器的每个周期,FFM下的调整率用改变开关频率的方法实现,范围为130~40kHz。在最轻载时( lO%),变换器进入猝发工作模式,频率为40kHz,猝发模式的平均频率与FEM的40kHz时相同,因为猝发模式下用同样的伏秒积控制技术,保持在待机工作的临界状态中间,这由变换器的设计参数决定,如图1 -1所示。细节方框功能图如图I -4、图I -5、图1 -6、图1 -7所示。在所有工作模式下,控制器都是电流型控制,此即UCC28600监视FB端电压作出的决定9以相应地改变工作模式。

图1 -4 振荡器电路细节

图1 -5 钳制模式电路细节

图1 -6 UCC28600的QR检测电路细节

准谐振及DCM出现在Yfb反馈电压为2.0~4.0V时,相应地, CS端电压在0.4~0.8V,逐个周期的功率限制利用一个固定的0.8V CS限制电压,过流关断阈值在图l-7中给出,在QR*率限制特色示于图1 -6。给CS的偏移电压正比于线路电压,功率限制特色用Rpl调节。

(1)准谐振/DCM控制。准谐振(QR)及DCM工作出现在反馈电压Vfb为2.0~4.0V之间。在运转时,CS峰值电压在0.4~0.8V。在此控制模式,OUT的上升沿总是出现在去磁谐振振铃的谷底处,谷底开关是QR工作的必须部分,谐振谷底开关是用来使系统钳制在最高频率的。换句话说,在DCM中频率变化为使开关出现在第一个谐振谷底,即7.7 μs(130kHz)处,注意CS端有一内部电流源1/2 Iline,它是逐个周期式功率限制功能的控制要素之一。

图1 -7 UCC28600的故障逻辑电路细节

(2)频率折返式控制。频率折返模式是用故障逻辑执行的,如图1 -7所示。模式钳制电路如图1 -5所示。在最小工作频率时,内部振荡器的锯齿波有4V峰值,0.IV谷底。当FB端电压在2.0~1.4V之间时,FB - CL信号命令振荡器成压控振荡器(vco),并能钳制振荡器电压,此外钳制振荡器限制vco工作在40~130kHz之间,FB - CL电压由调制比较器送回来有效地钳制折回的CS电压到0.4V。

(3)猝发模式控制。猝发模式控制由故障逻辑进行(见图1 -7)及绿色模式电路。0SC - CL信号钳制猝发模式工作频率在40kHz之下,于是此时FS 电压在1.4~0.6V之间,控制器命令传至负载的能量不得超出。在此运行时,误差高而Vfb低,此时Vfb降到0。6V,输入脉冲终止,直到Vfb升到0.7v。在此模式控制器工作在滞后控制, OUT脉冲在DC电压达到0.4V时终止,功率限制令开关OFF,然后再重新ON。此时Vfb电压要达到1.4V,如图1 -5矸示。猝发模式减少了平均开关频率,减少了开关损耗,提高了转换效率。

(4)故障逻辑。先进的逻辑控制,结合故障检测提供了合适的功率供给,这种提供条件终止倮护状态,线路过电压(0VP)、负载过电压(0VP)都由此方框执行,它还可防止内部基准低于4.5V时去工作,如果故障被检测出来,如过热、线路0VP、负载0VP,基准电压低落,则UCC28600即关断。

参看图1 -7、图1 -6,为调整负载的0VP,选择Rovp1、Rovp2分压比到3.75V为关断电压,为调节线路0VP,则选择R.ov、R-0V合成去驱动450μA电流,此时Vovp为2.5V。

(5)振荡器。振荡器如图1 -4所示,内部设置触发点及钳制到130kHz最高,40kHz最低,在猝发模式下,又低于40kHz。

(6)状态端子。状态端子为开漏极输出,如图1 -7所示。状态端子的输出在Vfb降到0.6V以下时,进入关断状态。在Vfb端升到1.4V以上时重新回到开启状态。绿色模式下用状态端子控制PFC部分的关断电路,如图1-8所示。执行此功能的关键元器件包括VT1、Rst1及fiRst2,电阻Rst1及fiRst2的选择使VT1饱合,以便给PFC控制IC供电。而在绿色模式下,状态端子变为高阻抗Rst1令VT1关断,使PFC控制IC关断,进入省电型。如果必要可用一支18V齐纳二极管和电阻(Rcc接到VCC处。以确保PFC控制器安全工作。

图1 - 8 绿色模式下用状态端子控制PFC部分的关断电路

(7)工作模式的调节。工作模式边界的调节由变压器及四个元件Rpl、Rcs,Rovp1及Rovp2执行。变压器特性影响模式是因其一次磁化电感和输出电压幅度(折返到一次的幅度),受MOSFET输出电容及变压器漏感的影响,设计过程要选择磁化电感及三种模式下二次折返到一次的电压。应对最大负载及最高输人电压之下,实际电感在磁化电感和MOSFET漏极处测出的电容之间谐振要计算在内。这是调节工作在QR/DCM边界的条件,其他由振荡器绿色模式决定。

上面四个元件,Rpl、Rcs,Rovp1及Rovp2必须调节设置好,它们会互相作用。

UCC28600的设计计算在后面给出,为实现设计目标,仔细地在变压器参数和电阻值之间实现平衡。

(8)保护功能及特色。UCC28600具有很多保护特色,这是一款全新的特色设计,细述如下:

1)过热保护。芯片过热保护点设置在140℃,当温度降下15℃后重新恢复正常工作。

2)逐个周期功率限制。在每个周期结束时,CS端电压超出0.8V,即达到过功率限制点。

3)电流限制。当一次电流超过最大电流水平时,即CS端为1.25V电压时,器件再次关断。

4)过龟压保护。线路及负载的过电压保护由变压器匝数比Rovp1及Rovp2调节,0VP端有一个0V电压源,能源出电流不能漏入。线路过压保护出现,此时0VP钳在0V,当偏置绕组变为负向, OUT=HI或谐振时,0V电压源钳制0VP到0V,从0VP端源出电流,它与线路- 0VP比较器和QR检测电路成镜像,如果0VP电压大于3.75V,线路一0VP比较器开始关断程序,并被关断。

5)欠电压锁定。此项保护用来应对不适宜的偏置条件,欠电压锁定监视VDD ,并防止其在UVLO阈值下工作。

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