移相式零电压软开关变换器与UC3875的应用
仅减小了损耗,而且提高了电源的效率,更加有利于提高功率管的使用寿命和可靠性。
4UC3875的应用
Unitrode公司的UC3875,它有4个独立的输出驱动端可以直接驱动四只功率MOSFET管,见图4,其中OUTA和OUTB相位相反,OUTC和OUTD相位相反,而OUTC和OUTD相对于OUTA和OUTB的相位θ是可调的,也正是通过调节θ的大小来进行PWM控制的。
4.1UC3875的管脚功能
UC3875有20脚和28脚两种,这里仅介绍20脚的UC3875的管脚功能,表1为管脚功能简要说明。
表1
| PIN | 功能 | PIN | 功能 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | VREF | 基准电压 | 10 | VCC | 电源电压 | |
| 2 | E/AOUT | 误差放大器的输出 | 11 | VIN | 芯片供电电源 | |
| 3 | E/A- | 误差放大器的反相输入 | 12 | PWRGND | 电源地 | |
| 4 | E/A+ | 误差放大器的同相输入 | 16 | FREQSET | 频率设置端 | |
| 5 | C/S+ | 电流检测 | 17 | CLOCK/SYNC | 时钟/同步 | |
| 6 | SOFT-START | 软起动 | 18 | SLOPE | 陡度 | |
| 7,15 | DELAYSETA/B,C/D | 输出延迟控制 | 19 | RAMP | 斜波 | |
| 14,13,9,8 | OUTA~OUTD | 输出A~D | 20 | GND | 信号地 | |
4.2UC3875各个管脚的使用说明
管脚1可输出精确的5V基准电压,其电流可以达到60mA。当VIN比较低时,芯片进入欠压锁定状态VREF消失。直到VREF达到4.75V以上时才脱离欠压锁定状态。最好的办法是接一个0.1μF旁路电容到信号地。
管脚2为电压反馈增益控制端,当误差放大器的输出电压低于1V时实现0°相移。
管脚3为误差放大器的反相输入端,该脚通常利用分压电阻检测输出电源电压。
管脚4为误差放大器的同相输入端,该脚与基准电压相连,以检测E/A(-)端的输出电源电压。
管脚5为电流检测端,该脚为电流故障比较器的同相输入端,其基准设置为内部固定2.5V(由VREF分压)。当该脚的电压超过2.5V时电流故障动作,输出被关断,软起动复位,此脚可实现过流保护。
管脚6为软起动端,当输入电压(VIN)低于欠压锁定阈值(10.75V)时,该脚保持地电平,当VIN正常时该脚通过内部9μA电流源上升到4.8V,如果出现电流故障时该脚电压从4.8V下降到0V,此脚可实现过压保护。
管脚7、15为输出延迟控制端,通过设置该脚到地之间的电流来设置死区,加于同一桥臂两管驱动脉冲之间,以实现两管零电压开通时的瞬态时间,两个半桥死区可单独提供以满足不同的瞬态时间。
管脚14、13、9、8为输出OUTA~OUTD端,该脚为2A的图腾柱输出,可驱动MOSFET和变压器。
管脚10为电源电压端,该脚提供输出级所需电源,Vcc通常接3V以上电源,最佳为12V。此脚应接一旁路电容到电源地。
管脚11为芯片供电电源端,该脚提供芯片内部数字、模拟电路部分的电源,接于12V稳压电源。为保证芯片正常工作,在该脚电压低于欠压锁定阈值(10.75V)时停止工作。此脚应接一旁路电容到信号地。
当电源电压超过欠压锁定阈值时,电源电流(IIN)从100μA猛增到20mA。如果接一旁路电容,它就很快脱离欠压锁定状态。
管脚12为电源地端。其它相关的阻容网络与之并联,电源地和信号地应一点接地以降低噪声和直流降落。
管脚16为频率设置端,该脚与地之间通过一个电阻和电容来设置振荡频率,具体计算公式为:
f=4/(RfCf)
管脚17为时钟/同步端,作为输出,提供时钟信号;作为输入,该脚提供一个同步点。最简单的用法是:具有不同振荡频率的多个UC3875可通过连接其同步端,使它们同步工作于最高频率。该脚也可使其同步工作于外部时钟频率,但外部时钟频率需大于芯片的时钟频率。
管脚18为陡度端,该脚接一个电阻Rs将产生电流以形成斜波,连接这个电阻到输入电压将提供电压反馈。
管脚19为斜波端,该脚是PWM比较器的一个输入端,可通过一个电容CR连接到地,电压以下式陡度建立:
dv/dt=Vs/(RsCR)
该脚可通过很少的器件实现电流方式控制,同时提供陡度补偿。
管脚20为信号地端,GND是所有电压的参考基准。频率设置端(FREQSET)的振荡电容(Cf),基准电压(VREF)端的旁路电容和VIN的旁路电容以及RAMP端斜波电容(CR)都应就近可靠地接于信号地。
5结语
移相式零电压软开关变换器和控制芯片UC3875的合理使用,使得所设计的开关电源具有高频、高效、体积小和轻量化的特点,因此这种软开关电路在机载计算机电源中有着广泛应用前景。
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