基于UC3895芯片用于PWM移相全桥电源

1、基于UC3895芯片用于PWM移相全桥电源UCC3895 芯片是 Texaslnstruments公司生产的专用于PWM移相全桥 DC / DC变换器的新型控制芯片。它在 UC3875(79) 系列原有功能的根底上增加了自适应死区设置和PWM软关断能力，这样就适应了负载变化时不同的准谐振软开关要求。同时由于它采用了 BICMOS工艺，使得它的功耗更小，工作频率更高，因而更加符合电力电子装置高效率、 高频率、高可靠的开展要求。通过不同的外围电路设置，既可工作于电压模式，也可工作于电流模式，并且软启动/软停止可按要求进行调节。2 . UCC3895 芯片介绍UCC3895芯片采用了 20个引脚实现

2、了以下功能：自适应死区时间设置；振荡器双向 同步功能；电压模式控制或电流模式控制；软启动/软关断和控制器片选功能可编程；移相占空比控制范围 0%100 %;内置 7MHz带宽误差放大器；最高工作频率到达1MHz ;工作电流低，500kHz 下的工作电流仅为 5mA ;欠压锁定状态下的电流仅为150皿。UCC3895芯片是 UC3875(79) 系列芯片的升级，同后者相比，内部电路做了许多改 进，设计更为方便，性能有所增加。下面介绍其局部主要引脚功能：EAP、EAN、EAOUT 分别为误差放大器的同相输入端、反向输入端和输出端。UCC3895图】图】此区此区时间设置电祖接线时间设置电祖接线CS

3、和 ADS CS是电流检测比拟器的反相输入端。内部接到电流测量比拟器负输入端和 过流比拟器正输入端以及 ADS 放大器。电流测量信号用于实现峰值电流模式控制中的逐周 期限流，及过流关闭输出脉冲保护。过流关闭输出脉冲会导致一个重新的软启动过程。ADS是自适应死区时间设置，是该控制芯片新增的控制管脚，可设置最大和最小输出死区时间之比值。CS 端的电压应限制在 2.5V以下。当 ADS 与 CS 相连时，死区时间没有自适应调节 功能；当ADS 直接接地时，死区时间调节范围最大，此时， CS=0 时的死区时间约为 CS=2.0V峰值电流限制值时死区时间的 4倍。当 ADS 接到 CS 和 GND 之间

4、的电阻分压 器上时见图 1 , VADS-VCS 项减小，使 VDEL 也减小，即死区调节量减小。 ADS 通过式 1改变脚 DELAB和 DELCD上的输出电压值 VDEL ,叫从而改变输出死区。FDEL NGes O。式1中 VADS 必须限制在 0V到 2.5V且必须小于等于 VCS。图 1给出与死区设置有 关的电阻接线方法。DELAB 和 DELCD 两引脚分别为两路互补输出端之间的死区时间设置。RDELAB 通过DELAB 端设置 OUTA 和 OUTB 之间的死区时间，RDELCD 通过 DELCD端设置 OUTC 和OUTD 之间的死区时间。在该死区时间内，外部桥式变换器的功率器

5、件实现谐振转换。两半桥允许不同的死区时间以适应不同的等效谐振电容充电电流。死区时间由式2决定:DELAB 和 DELCD 引脚上可输出最大电流为1mA，应选择电阻 RDEL 使其输出电流不超过该值。CT 和 RT CT 接振荡定时电容 CT, RT 外接振荡定时电阻 RT。振荡器通过一个可调的 电流对 CT充电，充电电流由 RT 决定。CT上波形为锯齿波，峰值约 2.35V。振荡周期由 式 近似估算，CT可从 100pF到 880pF , RT 的阻值范围 40kQ120kQ。=+ 120ns 48OUTA , OUTB , OUTC , OUTD 4 个 100mA 的互补输出 MOS 驱动

6、信号。OUTA 和OUTB 互补，OUTC 和 OUTD 互补，分别驱动外部功率电路的一个半桥功率开关，它们的工作频率为振荡频率的一半。SS/DISB软启动和禁止端。其中禁止模式即芯片输出的快逸关闭。禁止模式在外部强制 SS / DISB低于 0.5V、外部强制 REF 低于 4V、VDD 低到 UNLO 设定值之下、或在发生过流故障CS=2.5V时启动。在 REF 低于 4V或 VDD 低到 UNLO 情况发生时，SS/DISB 被内部 MOSFET拉低到地，如果是发生过流，SS / DISB吸入 10倍 IRT 电流直到 SS / DISB 低于 0.5V。图 2 是 UCC3895 的时

7、序图。DELAYv25x10小小&EL w-+25nsM2 UCU389 目时序迁辑图目时序迁辑图图 2 中，是时钟信号，RAMP 是 RT 端的锯齿波，COMP 表示的是电压模式控制时误差调节器的输出信号。OUTPUTA、B、C、D为互补输出 MOS 管的四个驱动信号。OUTPUTA和 B互补，OUTPUTC 和 D互补，OUTPUTA、B和 OUTPUTC、D 之间的相位差由图中 输出 PWM波形的占空比决定。3 .基于 UCC3895 DC / DC 变换器的参数设计DC/DC 变换器的电路原理如下列图 3。图中除了 UCC3895 及其外围电路外，QA、QB、QC 和 QD 四

8、个 MOSFET组成桥式变换电路，依靠其漏源间等效电容实现零电压软开关；T1 和 T2 为脉冲变压器，分别用来驱动主电路开关管QA、QB 和 QC、QD ; T4 为电流互感器，与 C7、R10 一起组成电流检测电路；T3 为高频变压器，实现输出隔离和电压匹配；D1 和 D2 对高频变压器副边电压整流，精 L1、L2 和 C10滤波得到输出直流电压 VCC;TL431是一个基准电压为 2.5V的电压调节器，通过光耦 Q8 实现输出电压闭环反应。采用 UCC3895芯片作为控制电路主要局部，通过 TI 公司提供的原理图、测试参数、 设计原理、应用参数等资料，结合本实验的要求给出局部电路参数设计。

9、预设 fosc=200kHz ，得 tosc=1 / 200kHz=5 s，根据式(3)计算得RTCT=46.8 X 10-6，取 RT=100k Q , CT=470pF。由式(1)和，开关切换时 CS 端的最低电压决定了最大死区时间。VCS 上的电压范围为 0V2.5V，选取 RCS=200k, RADS=100k ，如图 3 所示。据式(1)得到 VDEL上的电压范围为 0.5V1.75V，选取 RDELAB=RDELCD =2k,最大电流为0.875mA1mA，符合要求。再据式(2)得到死区时间为 50125ns。褐1史格*的电恳皿甜据光耦参数，取工作点为IC=2.5mA , IF=3

10、mA ，选择 EAP 端电压工作点为 VREF的中点，即得 R4=VREF /(2IC)=1k Q。根据设计要求输出电压 Vcc=30V ，TL431的参考电压为 2.5V ,那么应取R8=11k Q , R9=1.0k Q。选择 TL431 输出端电压工作点为动态范围的中点，可得R11=(Vcc-1.5-2.5)/ (2IF)=4.3k 以选择驱动变压器原、副边匝比为 10 : 10 ;高频变压器 T3 原副边匝比为 15 : 45。输入电压 Vin为 15V，电流平均值约为 5A ;考虑占空比和的 T3 的励磁电流，输入电流峰值约为 9A ;电流互感器原副边匝比选为1 : 75 ,可得副边

11、电流为 0.12A ;选择 R10为 20Q ,可得 CS 端的最大电压为 2.4V，不能超过 2.5V。4.实验结果图 4 是在上述参数下的控制电路输出波形。图4控制电流阵出斌豚图 4 中上面三个波形依次为 CT 上的输出波形、OUTA 的输出波形和 OUTB 的输出波 形；下面三个波形是上面波形的局部放大图。OUTA、OUTB 的开关频率为 100kHz , CT的输出频率为 200kHz的锯齿波，开关频率是 fOCS 的二分之一。为了观察稳定的波形， 反应回路处于开路，等效为输出一直处于欠压状态；可以看出PWM占空比接近 100 %,死区时间约为 120ns ,在设定范围之内。5.结论本文介绍了