新型有源箝位软开关PWM控制器UCC289X的原理及应用

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1、新型有源箝位软开关PWM控制器UCC289X的原理及应用[日期：2005-10-26]来源：电源技术应用 作者：余莉王志强[字体：大中小]   摘要：介绍了电流控制型芯片UCC289X的基本原理，设计出了基于该芯片的同步整流有源箝位正激变换器的实用电路。实验结果证明，该芯片具有较好的控制特性和稳定性。   关键词：UCC289X；脉宽调制；有源箝位；峰值电流控制引言UCC289X系列是德州仪器公司（TI）继UCC3580之后，于2003年推出的新型PWM控制器[1]。该系列产品包括UCC2891、UCC2892、UCC2893和UCC2894等，其

2、中，UCC2891和UCC2892的辅助输出与主输出同相，用于驱动PMOS；UCC2893和UCC2894的辅助输出与主输出反相，用于驱动NMOS。UCC289X系列适用于有源箝位正激或反激变换器，可提供辅助简单编程的延时，获得适当的有源箝位操作，从而为原边的MOSFET器件提供零电压开关(ZVS)功能，降低变换器的开关损耗。软开关功能可使这些器件在高频下获得更高的效率，并通过降低电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)及电源组件的损耗提高系统的整体可靠性。基于TI第一代UCC3580有源箝位控制器，这4种新的控制器在改善性能的同时又减少了许多外接元

3、器件。UCC289X系列有内部可编程的斜率补偿电路，精确的最大占空比限制以及内置定时电容的1MHz同步振荡器，并具有可编程的软起动和线路监视功能。此外，UCC2891与UCC2893还具有内部110V启动功能，简化了电路设计。1UCC289X的基本结构及主要特性UCC289X系列芯片具有16引脚SOIC和小外形TSSOP两种封装形式。其引脚如图1所示，引脚说明见表1。UCC2892和UCC2894的脚16为输入过压检测端。UCC2891与UCC2893具有内部110V高压启动电路，其脚16（VDD）直接接输入电源端。表1UCC289X引脚说明引 脚

4、名 称功 能1RDEL开通时延设置2RTON定时电容充电时间设置3RTOFF定时电容放电时间设置4VREF基准电压5SYNC外同步时钟输入6GND参考地7CS电流检测8RSLOPE斜坡补偿9FB反馈输入10SS软启动11PGND门极驱动地12AUX辅助输出13OUT主输出14VDD工作电压（12V）15LINEUV欠压锁定16VIN芯片输入电压图2是UCC289X的内部结构框图，主要包括基准电压电路、欠压锁定与软启动电路、同步电路、误差放大器、斜坡补偿电路和主从输出等。其主要特点如下。图2UCC289X内部结构框图1）采用峰值电流控制模式，并具有逐

5、个周期电流限制功能UCC2891和UCC2893脚7（CS）的门限电压是0.75V，UCC2892和UCC2894的是1.27V。脚7经RC滤波电路接电流检测电阻。当脚7检测到过流时，芯片内部的滞环比较器输出高电平，使SR触发器复位，主输出关闭，从而对电路进行保护。2）集成可编程死区时间控制的±2A门极驱动器用户可通过接在芯片脚1的RDEL实现对门极驱动信号开通时延的控制，RDEL=(tDEL－50×10－9)×0.87×1011。UCC289X的主、辅输出拉、灌电流都可达2A，因此，可快速开关主、辅开关管。3）UCC2891与UCC2893具有内

6、部110V高压启动电路UCC2891与UCC2893的脚16（VDD）直接接至输入电源端，芯片内部的欠压锁定电路监视VDD电压。启动时，芯片内部的JFET开通，为储能电容CBIAS和CHF充电，充电电流近15mA。当VDD上升到欠压锁定开启阈值13V时，芯片内部的其他电路开始工作，驱动门极上出现信号，JFET立即关断，偏置电压转由自举绕组提供。4）具有可编程最大占空比控制的1MHz同步振荡器UCC289X系列设有同步输入端（脚5），用于令振荡器与系统时钟同步，从而可以限制变换器的最大占空比，如图3所示。通常情况下芯片主输出的最大脉宽由定时电容的充电

7、时间限制。采用同步功能时，同步信号的上升沿使定时电容停止充电，并开始放电。一旦定时电容的电压下降至预先设定的阈值，新的充电周期自动开始。这种同步方法使定时电容的充放电过程不再受变换器工作模式的影响，从而保持了变换器的最大占空比。5）可编程内部斜坡补偿功能用户可通过接在脚7的RF和接在8脚的RSLOPE对电路进行斜坡补偿。6）可编程软启动功能UCC289X内部具有一精确的DC电流源，用户可通过脚2的外接电阻RON控制软启动电流，即ISS=×0.43A。7）准确的输入欠压与过压传感阈值UCC289X通过脚15即可实现输入欠压滞环控制。输入欠压时，箝位电

8、容放电（见图4）。当输入低于欠压锁定关断阈值8V时，主输出驱动脉冲闭锁，辅助输出端仍有脉冲输出，软启动电容CSS缓慢放电。