初级启动控制器UCC3960及其应用

1、初级启动控制器UCC3960及其应用 摘要介绍了用于单端变换拓扑的初级启动控制器3960的工作原理, 并给出了一个典型应用电路。 关键词初级启动控制；自由振荡器；同步；脉冲边缘传输引言随着信 息技术与集成电路技术的发展，幵关电源技术逐渐向智能化、小型化、低 压大电流分布式、+ 1冗余式供电发展，并要求其具有更高的动态响应。 在传统的单端含正激与反激式控制方式中，电源与远端实现遥控、遥 测、遥信功能的电路较复杂；在实现多电源+1冗余式均流供电方面难度 较大；同时初级控制受到电源控制环路的非线性、延迟方面的限制，以及 无法紧密耦合监控输出电流的变化，从而使动态响应难以有大的提高。 因此，采用次级控

2、制的幵关电源控制技术，幵始在小功率单端变换器 上得到了应用。 图13960控制器内部结构推出的初级启动控制芯片3960，可为次级控 制的，单端隔离的幵关模式变换器提供所有的原边所需功能。 它可以广泛应用于次级控制电路，尤其适用于会出现过流情况的系统。 次级控制的输出电压采样、电流检测，直接与级参考地相连，这是对 电源功率变换技术的发展。 控制信号可以通过简单、低成本的隔离脉冲变压器传递到初级功率幵 关上。 次级控制有利于监控具有紧密耦合的，模拟控制环路的系统负载。 使输出电流均流，输出同步整流更容易实现。 同时可以消除由于光耦器件或驱动变压器参数的变化而造成环路增 益变化的因素。 1 工作原理

3、 3960 的原理框图如图 1 所示。 11 引脚描述脚 1软启动该脚提供初级软启动功能。 其外接电容在电源启动时决定了控制脉冲宽度的上升斜率。 同时，该脚也是给脚 2 提供反馈信号的脉冲变压器的返回端。 脚 2 反馈来自脉冲变压器次级的上升沿启动下降沿关断的脉冲宽度控 20，最 制信号输入端。 该信号用于控制初级开关管的导通与截止，其幅值最小应为 大为70，脉宽在 25与 200之间，为脚上的电压。 图23960的应用电路脚 3定时电阻该脚与地之间连接一个电阻， 以设 定启动振荡器的自由振荡频率，=80X 109 阻值在133Q与222Q之间，可产生的振荡频率在 60与360之间。 脚 4

4、电压基准 5 基准电压可对外部负载提供 10 电流，同时也是内部 逻辑参数设置的基准，该脚对地必须接一个最小为01卩的旁路电容。 超过 1375 时 脚 5 电流传感这是一个逐周电流脉冲采样与过流采样输入端。 当该脚信号电压幅值超过 1 0时触发一个逐周限流信号， 关断输出，并使 3960 进入一个软启动周期。 该脚容易受到噪声干扰，最好在该脚与电流传感器间加一低通滤波网 络。 脚 6 地所有模拟信号的参考地。 脚 7 输出驱动可提供驱动沟道功率开关管的驱动信号，最大上拉电流 15，灌电流 075。 开关管关断期间该脚自偏置为低电平。 脚 8 供电电源为芯片控制电路与栅极驱动电路提供能量。 其

5、内接一 175的稳压管用以保护内部器件，避免因为过压损坏。 该脚必须外加电流限制电阻。 1 2主要功能描述 121 启动振荡器启动振荡器为提供时钟， 锯齿波， 同 步信号以及其它时序管理。 图 1 中的电容约为 58。 当脚与脚之间接入1333Q222Q的电阻时，自由振荡频率的变化范围 为60360，占空比为72%70%。 电路设计时要注意次级的工作频率，以便于对初级的同步。 次级的工作频率应为初级自由振荡频率的 111倍，即在67400的范 围之内。 0%逐 范文先生网收集整理122软启动在脚与脚之间接一电容器，由一7口 的内部电流源对软启动电容充电，可以实现软启动，这时占空比从 渐上升到最

6、大占空比 72%。 本的软启动还提供了多种保护。 由图 1 可见，电流传感端的电压阈值超过 1375 时，软启动被触发， 这时软启动电容通过内部 5卩电流源2放电，电容放电低于10时，新的软 启动周期重新开始。 123 同步脚与脚共同接到脉冲变压器的初级。 脉冲变压器的次级要串入一个电容，用来对次级控制的驱动方波信号 进行微分，同时也可防止变压器磁芯的饱和。 图 1 中与比较器分别有 1 的阈值，从而在脚与脚之间设定了 2 的死区， 以防止脉冲变压器的漏感可能产生的，假的次级脉冲边缘检测信号。 变压器的设计关系到系统的正常工作。 当次级驱动方波的下降沿的第一个微分负脉冲关断指令一旦被初级 识别

7、， 3960 立即将锁存器复位，同步锁存器置位。 此时 3960 的驱动交由次级控制。 当一个软启动被触发后，控制再返回到初级。 如此重复。 124在次级正常工作以前， 系统的控制器由 3960进行控制， 包括初级 控制的软启动阶段和次级控制的软启动阶段。 当初、次级控制结束软启动均进入工作状态后，系统进入闭环控制工 作状态。 225 电流传感 3960 的电流传感器有两个阈值为系统提供更安全的过 流保护。 1 的阈值进行逐周电流限制。 1375 的阈值关断输出，并使 3960 进入一个软启动周期。 2 典型应用 21 应用电路图 2 所示电路介绍了一个由 3960 作为初级启 动控制电路，

8、3845 作为次级控制电路的应用实例。 3960 提供电源正常启动输出电压以及电源正常启动后接受次级控制 芯片反馈控制信号。 3845 主要进行输出电压的的采样， 根据输出电压的变化提供不同宽度 的脉冲信号。 脉冲信号通过脉冲变压器 2 传输给 3960 以控制初级开关管的工作， 即脉冲上升沿开通开关管，下降沿关断开关管。 22 脉冲边沿传输电路脉冲边缘传输电路应具有正确的频率响应与很 高的阻尼低品质因数值，以防止过冲。 电路典型波形如图 3 所示。 图 3 电路中， 1 对驱动信号的方波进行微分，取出占空比变化信息， 同时隔离直流分量，防止磁芯饱和。 1及 2限制微分信号的电流，对信号的反冲振荡予以衰减与阻尼。 脉冲变压器初次级的匝数比应为 11，这样有利于提高脉冲变压器传输 的信噪比。 一个实际的脉冲变压器如图 4 所示。 图4中所用的磁环为公司的型铁氧体材料，体积为584X 305X 30,型 号为 11 622。 脉