当前位置:首页 >> 信息与通信 >>

ZVS移相全桥控制器UCC3895及其应用


ZVS 移相全桥控制器 UCC3895 及其应用
时间:2009-06-24 11:15:18 来源:中电网 作者:赵文武 姚慧聪 陈增禄

1.引言: .引言:

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

能的基础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、高可靠的发 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;最高工作频率达到 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?A。 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。下面介绍其部分主要引脚功能: 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。

CS 和 ADS CS 是电流检测比较器的反相输入端。内部接到电流测量比较器负输入端和过 流比较器正输入端以及 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。

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, 外接振荡定时电阻 RT。 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(3)近似估算,CT 可从 100pF 到 880pF,RT 的阻值范围 40k?~120k?。

OUTA, OUTB, OUTC, OUTD 4 个 100mA 的互补输出 MOS 驱动信号。 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 的时序图。

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 UCC3895DC/DC 变换器的参数设计 . /
DC/DC 变换器的电路原理如下图 3。图中除了 UCC3895 及其外围电路外,QA、QB、 QC 和 QD 四个 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馈。 采用 UCC3895 芯片作为控制电路主要部分,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部分电路参数设计。 预设 fosc=200kHz,得 tosc=1/200kHz=5?s,根据式(3)计算得 RTCT=46.8×10-6,取 RT=100k?,CT=470pF。 由式(1)和(2),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 0V~2.5V,选取 RCS=200k?,RADS=100k?,如图 3 所示。据式(1)得到 VDEL 上的电压范 围为 0.5V~1.75V,选取 RDELAB=RDELCD=2k?,最大电流为 0.875mA<1mA,符合要求。 再据式(2)得到死区时间为 50~125ns。

据光耦参数,取工作点为 IC=2.5mA,IF=3mA,选择 EAP 端电压工作点为 VREF 的中 点,即得 R4=VREF/(2IC)=1k?。

根据设计要求输出电压 Vcc=30V,已知 TL431 的参考电压为 2.5V,则应取 R8=11k?, R9=1.0k?。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?。 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,可得副边电流为 0.12A;选择 R10 为 20?,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 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,反馈回路处 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 ZVS 移相全桥 DC/DC 变换器控制芯片 UCC3895,与此前同类芯片比较增 加了自适应死区时间控制。设计了一台 15V/30V 的 DC/DC 变换器的设计,该方案采用了 峰值电流控制模式,可在较大范围内实现移相全桥零电压开关(ZVS)。最大可实现 1~2kW 的 功率变换。实验证实了 UCC3895 的控制功能。预计会有较大的应用前景。


相关文章:
基于UCC3895 的移相全桥软开关升压变换器设计
移相 PWM 控制;零电压软开关(ZVS);UCC3895;升压 变换器 ; 引言 目前,全桥变换电路是国内外 DC/DC 变换器中最常用的电路拓扑形式之一,在大、 中功率应用场合...
移相谐振全桥软开关控制器UCC3895
移相谐振全桥软开关控制器 UCC3895 1、引言 UCC3895是美国德州仪器公司生产的...5kW移相全桥ZVS DC_DC变... 71页 免费 详细介绍 EXB841 工作原... 4页 ...
UCC3895芯片用于PWM移相全桥DC
UCC3895芯片用于PWM移相全桥DC_信息与通信_工程科技...专用于 PWM 移相全桥 DC/DC 变换器 的新型控制...5.结论 . 本文介绍了 ZVS 移相全桥 DC/DC 变换...
UCC3895控制器的保护功能及其改进2006721102922
了详尽的分析,并针对其在两种情况下的不足对 UCC3895 控 制器的应用进行了...引言 UCC3895 是 Unitrode 公司生产的一款用于移相全桥开关电源 PWM-ZVS 控制的...
全桥移相控制技术
全桥移相控制技术的重大进步 LTC3722-1/-2 相移式 PWM 控制器提供了全桥零电压开关 (ZVS) 能做高效 率转换的全部控制功能。自适应方式 ZVS 电路延迟功能将...
移相ZVS-PWM全桥变换器综述
目前研究较多的控制方式, 而以移相全桥零电压开关变换器(FB-ZVS-PWM)应用更为...新型相移 PWM 控制器 UCC3895 的应用[J ] .电子产品世界 ,2008 (7) :42...
全桥移相开关电源设计
本文选择了全桥移相控制 ZVS-PWM 谐振电路拓 扑,阐述了零电压开关技术(ZVS)在移相全桥变换器电路中的应用。分析了电路原理 和各工作模态。 关键词:零电压开关...
移相全桥开关电源设计
阅读:968 本电源采用 ZVS—PWM 拓扑,单相 220V 交流输入,经过 PFC 模块后为...移相控制作为全桥变换器特有的一种控制方式, 是指保持每个开关管的导通时间不...
【精品毕业论文】移相全桥软开关变换器的设计
【精品毕业论文】移相全桥软开关变换器的设计_管理学_高等教育_教育专区。毕业论文...PSFB-ZVS 变换器)由于结构简单,控制方便在中大功率电源中获得了广泛的应用。...
全桥移相式控制PWM变换技术的研究
移相控制ZVS PWM全桥变换器... 66页 免费 移相控制零开关谐振型PWM ... 75...UCC3895_中文资料 5页 免费如要投诉违规内容,请到百度文库投诉中心;如要提出功能...
更多相关标签:
移相全桥zvs | ucc3895 全桥电路 | ucc3895 | ucc3895应用电路 | ucc3895dw | ucc3895中文资料 | ucc3895电压闭环电路 | ucc3895斜率 |