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1、第 46 页 共 46 页TEXAS INSTRUMENTSUCC28950具有同步整流功能的环保型相移全桥控制器产品特点 增强型宽域谐振的零点电压开关(ZVS)能力 直接控制同步整流(SR) 轻载效率管理包括 猝发模式操作 不连续导电模式(DCM),可编程阈值实现动态SR开/关控制 可编程的自适应延时 可编程斜坡补偿可实现平均电流或峰值电流控制和电压模式控制 具备使功能控制及闭环软启动功能 可以双向同时实现编程开关频率到1MHz. (+/-3%)逐个周期限流保护并有打嗝模式保护 150A启动电流 VDD 欠压锁定 温度范围-400C1250C应用领域 相移全桥变换器 服务器与电信电源 工业电
2、源系统 高密度电源架构, 太阳能逆变器,电动车产品简介 UCC28950相移控制器是在TEXAS公司的UCCx895系列相移控制器工业标准基础上对功能进行优化提高而推出的新产品,可以为当今高性能要求的电源系统提供最高的转换效率。UCC28950应用了先进的全桥控制和主动的同步整流输出控制,初级信号允许编程延迟来确保在宽负载电流和输入电压范围内ZVS能正常运行,而负载电流自然地调整次级同步整流器开关延迟时间,最终实现效率达到最大。UCC28950典型应用UCC28950同样也具有多样的轻载管理特性包括猝发模式和动态SR开/关控制,以确保ZVS操作向下延伸到更轻的负载。另外,UCC28950支持峰
3、值电流控制及电压控制模式,编程开关频率可达1MHz. 保护方式多样化,包括逐个周期限流,UVLO(欠压锁定)和热保护关闭。90度相移插入同步运行工作可以轻易在使用UCC28950的两电源转换器间实现。UCC28950(采用TSSOP-24封装) 订购信息绝对最大额定值工作环境中空气的温度范围(除非另有说明)参数值单位输入电压范围, VDD 0.420.0VOUTA, OUTB, OUTC, OUTD, OUTE, OUTF0.4VDD0.4在DELAB,DELCD,DELEF, SS/EN,DCM, TMIN, RT,SYNC, RESUM, EA+ ,EA ,COMP, CS, ADEL,
4、ADELEF上输入电压0.4VREF0.4在VREF上输出电压0.45.6ESD 额定值,HBM2 kESD 额定值,CDM500连续总功耗参见损耗额定值界面实际工作结点温度范围401500C工作环境温度范围40125贮存温度,Tstg 65150引线温度(焊接,10秒) 300 超过上表中标有“绝对最大额定值”时,设备可能会被永久性破坏。 这些器件对静电敏感,遵循正确的设备处理程序。所有的电压都是与地线有关的,除非另有说明。电流在指定端子是阳极输入,阴极输出。参见数据表的包装说明部分中对热值限制和包装的正确方式。损耗额定值 这些热值是在标准的JEDEC测试条件下获得的,并且用来对应不同包装的
5、热性能。实际操作中,冷却条件和热阻抗RQJA的设计是具体有规定的。推荐工作条件工作状态下所有的温度范围(除非另有说明)最小典型最大单位供电电压范围, VDD81217V运行接点温度范围401250C转换器开关频率设置范围501000kHz在OUTA, OUTB和OUTC, OUTD之间可编程延迟范围是通过电阻器DELAB 和DELCD和参数KA 设定的301000ns在OUTA, OUTB和OUTC, OUTD之间可编程延迟范围是通过电阻器DELEF和参数KEF设定的301400可编程DCM范围,即在CS上电压的百分比5%30%可编程TMIN 范围100800ns 只在特性描述中被证实电气特征
6、VDD = 12V, TA = TJ = 400C1250C,CVDD= 1F, CREF = 1F, RAB = 22.6 k, RCD = 22.6 k, REF = 13.3 k, RSUM = 124 k,RMIN = 88.7K, 连接RT 脚和5-V 电压供给之间RT=59 k,设置FSW = 100kHz( FOSC = 200 kHz)(除非另有说明)。所有的元件设计方案都是根据应用图表制定的。参数测试条件最小典型最大单位欠压锁定(UVLO)UVLO_ RTH启动门限电压值6.757.37.9 VUVLO_ FTH启动后最小工作电压6.156.77.2UVLO_ HYST滞后现
7、象0.530.60.75供给电流IDD(off)启动电流VDD 是5.2V150270AIDD工作供给电流510mAVREF输出电压VREF VREF 总电压范围0 IR20mA; VDD = 从8V到17V4.92555.075VISCC短路电流VREF=0V5323mA开关频率(内部振荡器频率FOSC 的1/2)FSW(nom)总范围92100108kHzDMAX最大占空95%97%同步性PHSYNC总范围在RT和GND之间,RT=59 k;输入脉冲200 kHz,D=0.5在SYNC8590950PHFYNC总范围RT 脚和5-V 电压供给之间RT=59 k, 400CTJ 1250C1
8、80200220kHzTPW脉冲宽度2.22.52.8s TA = 250C (特定值)电气特征(续上)VDD = 12V, TA = TJ = 400C1250C,CVDD= 1F, CREF = 1F, RAB = 22.6 k, RCD = 22.6 k, REF = 13.3 k, RSUM = 124 k,RMIN = 88.7K, 连接RT 脚和5-V 电压供给之间RT=59 k,设置FSW = 100kHz( FOSC = 200 kHz)(除非另有说明)。所有的元件设计方案都是根据应用图表制定的。参数测试条件最小典型最大单位误差放大器VICM普通模式输入电压范围VICM范围使参
9、数安全,0.53.6VVIO补偿电压77mVIBIAS输入偏置电流11AEAHIGH高电平输出电压(EA)(EA)=500 Mv,IEAOUT=0.5 mA3.94.25VEALOW低电平输出电压(EA)(EA)=500 Mv,IEAOUT=0.5 mA0.250.35ISOURCE误差放大器拉电流83.750.5mAISINK误差放大器灌电流2.74.65.75IVOL开环DC增益100dBGBW(全增益)频带宽度3MHz周期电流限制VCS-LIMCS脚周期端口1.9422.06VTCS从CS到OUTC和OUTD传送延迟CS和GND之间脉冲从0到2.5V100ns内部打嗝模式设定IDS逐周期
10、电流限制期放电电流VSS = 0V152025AVHCC打嗝退出阈值3.23.64.2VIHCC打嗝模式断开时放电电流1.902.553.2A软启动/启动ISS充电电流VSS= 0V202530AVSS_STD关闭/重启/重设/端口0.250.500.70VVSS_PU上拉门限值3.33.74.3VSS_CL钳位电压4.24.654.95 只在特性描述中被证实电气特征(续上)VDD = 12V, TA = TJ = 400C1250C,CVDD= 1F, CREF = 1F, RAB = 22.6 k, RCD = 22.6 k, REF = 13.3 k, RSUM = 124 k,RMIN
11、 = 88.7K, 连接RT 脚和5-V 电压供给之间RT=59 k,设置FSW = 100kHz( FOSC = 200 kHz)(除非另有说明)。所有的元件设计方案都是根据应用图表制定的。参数测试条件最小典型最大单位可编程延迟时间设定精度和范围 TABSET1在OUTA和OUTB之间短暂延迟时间设置精度CS=ADEL=ADELEF=1.8V324556nsTABSET2在OUTA和OUTB之间长期时间设置精度CS=ADEL=ADELEF=0.2V216270325TCDSET1在OUTC和OUTD之间短暂延迟时间设置精度CS=ADEL=ADELEF=1.8V324556TCDSET2在OU
12、TC和OUTD之间长期延迟时间设置精度CS=ADEL=ADELEF=0.2V216270325TAFSET1在下降的OUTA和OUTF之间短暂延迟时间设置精度CS=ADEL=ADELEF=0.2V223548TAFSET2在下降的OUTA和OUTF之间长期延迟时间设置精度CS=ADEL=ADELEF=1.8V190240290TBESET1在下降的OUTB和OUTE之间短暂延迟时间设置精度CS=ADEL=ADELEF=0.2V223548TBESET2在下降的OUTB和OUTE之间长期延迟时间设置精度CS=ADEL=ADELEF=1.8V190240290TADBC在OUTA上升,OUTD下降
13、和OUTB上升OUTC下降之间脉冲匹配CS=ADEL=ADELEF=1.8V,COMP=2V50050TABBA在OUTA上升,OUTB上升和OUTB上升OUTA上升之间半周期匹配CS=ADEL=ADELEF=1.8V,COMP=2V50050TEEFF在OUTE下降,OUTE上升和OUTF下降OUTFA上升之间脉冲匹配CS=ADEL=ADELEF=1.8V,COMP=2V60060TEFFE在OUTE下降,OUTF上升和OUTF下降OUTE上升之间脉冲匹配CS=ADEL=ADELEF=1.8V,COMP=2V60060 参见表3对时序表和TABSET1, TABSET2 TCDSET1 TC
14、DSET2的定义 参见表6对时序表和TAFSET1,TAFSET2 TBESET1 TBESET2的定义 OUTC, OUTE, OUTD和OUTF输出对经常同时升高如果OUTE和OUTF输出都很高时,A和B的输出是绝对不允许变高。所有的延迟设置通过相对50%的脉冲振幅测量而得。 电气特征(续上)VDD = 12V, TA = TJ = 400C1250C,CVDD= 1F, CREF = 1F, RAB = 22.6 k, RCD = 22.6 k, REF = 13.3 k, RSUM = 124 k,RMIN = 88.7K, 连接RT 脚和5-V 电压供给之间RT=59 k,设置FSW
15、 = 100kHz( FOSC = 200 kHz)(除非另有说明)。所有的元件设计方案都是根据应用图表制定的。参数测试条件最小典型最大单位轻载效率电路 VDCMDCM阈值,T=250CVDCM = 0.4V,扫描CS确定有OUTE和OUTF脉冲0.370.390.41VDCM阈值,T=00C850CVDCM = 0.4V,扫描CS确定有OUTE和OUTF脉冲0.3640.3900.416DCM阈值,T=400C850CVDCM = 0.4V,扫描CS确定有OUTE和OUTF脉冲0.350.390.43IDCM,SRCDCM源电源CSDCM端口142026ATMIN总范围RTMIN = 88.
16、7k425525625nsOUTA, OUTB, OUTC, OUTE, OUTD和OUTF输出ISINK/SRC拉电流或灌电流峰值0.2ATR上升时间CLOAD = 100 pF925nsTF下降时间CLOAD = 100 pF725RSRC输出导通电阻IOUT = 20 mA102035RSINK输出关断电阻51030热量关闭上升阈值1600C下降阈值140滞后现象20 只在特性描述中被证实 设备信息 塑料24-脚 TSSOP(PW) 热量功能 热量I/O功能编号名称1VREFO5-V, + 1.5%, 20-mA参考电压输出2EA+I误差放大器正极输入3EA-I误差放大器负极输入4COM
17、PI/O误差放大器与PWM比较输入或输出端5SS/ENI软启动程序,器件使能,打嗝模式保护电路输出端6DELABI在OUTA和OUTB之间死区时间推迟程序7DELCDI在OUTC和OUTD之间死区时间推迟程序8DELEFI在OUTA到OUTF与OUTB到OUTE之间,死时间程序9TMINI猝发模式里的最小工作周期编程10RTI振荡器频率设置,主从模式设置11RSUMI斜率补偿编程,电压模式或峰值电流模式设置12DCMIDCM极限设置13ADELEFI在初级和次级之间转换的延迟时间编程,TAFSET和TBESET14ADELI在CS电压范围内初级转换的死区时间编程15CSI周期过压保护的电流感应
18、和合适的延迟功能16SYNCI/O从主导装置控制器输出到从动装置控制器输入同步性17OUTFO0.2A 灌电流/拉电流同步转换输出18OUTEO0.2A 灌电流/拉电流同步转换输出19OUTDO0.2A 灌电流/拉电流初级转换输出20OUTCO0.2A 灌电流/拉电流初级转换输出21OUTBO0.2A 灌电流/拉电流初级转换输出22OUTAO0.2A 灌电流/拉电流初级转换输出23VDDI偏压输入24GND所有的信号都要参照的接地点 功能区一览表 典型应用表启动时序图无输出延迟显示,未包括COMP到RAMP补偿。 启动初猝发模式,直到PWMTMIN脉冲 图1. UCC28950 时序图 注意:
19、在启动时猝发模式间,在OUTE上无脉冲,在使同步整流器输出之前,要求下降沿PWM脉冲。 稳定/关闭时序图无输出延迟显示,未包括COMP到RAMP补偿。 图2. UCC28950 时序图详细的PIN描述和参数设置启动保护逻辑在启动UCC28950控制器之前,必须符合下列条件:·VDD电压超过UVLO门限值7.3V·参考电压达到5-V·结点温度必须低于热关闭极临界值的1400C·软启动电容器上的电压不能低于0.55V典型如果满足所有的条件,内部启动使能端EN就会初始化软启动过程。在软启动过程中,工作周期是通过SS PIN上电压定义的,而且这个周期不能低于由T
20、MIN或是基于负载条件周期限流电路设定的周期。电压参考(VERF)带有短路保护电路的精确的(+1.5%)5-V参考电压提供内部的电路系统和高达20-mA外部输出电流来设定DC/DC转换器参数。放置1F到2F范围内低ESR和ESL电容,最好是放置陶瓷电容器,从这个PIN到地线(GND),为了使运行达到最佳状态,尽可能靠近相关的PIN.例外的情况是在低压锁定期间,参考稳流器内部是关闭的。误差放大器(EA+,EA,COMP) 误差放大器有两个不受约束的输入,EA+是一个正极性输入,EA是一个负极性输入,一个3 MHz的联合宽带,与其闭环反馈相适应。EA+是一个正输入,EA是一个负输入,COMP是放大
21、器的输出。在误差放大器指标参数可保证的情况下,输入电压共模输入范围是0.5V到3.6V。误差放大器的输出内部地和PWM比较器的正极性输入连接。误差放大器的输出从0.25V到4.25V远超过PWM比较器三角波斜波信号的输入范围(0.8V到2.8V)。软启动信号可以作为误差放大器附加的正输入,误差放大器的两个正输入的比较低的一个是主要的输入,其可产生由误差放大器输出与PWM比较器内部输入的三角斜波信号比较而得的工作周期。软启动和使能动(SS/EN)软启动PIN SS/EN是一个多功能Pin,主要用于下列操作:·由TMIN控制的最小周期逐渐达到由调整输出电压控制的稳定工作状态周期时设置闭环
22、软启动。·在周期过流限制期间,设置打嗝模式·转换器的开/关控制软启动期间,在SS/EN或EA+ PIN上的一个电压,无论哪一个是低的(SS/EN0.55V)或EA+电压(见BLOCK表),设置关闭反馈环的参考电压。SS/EN和EA+信号都是误差放大器的正极性信号。因此软启动经常是在闭环下进行的,并且由COMP处的电压决定占空比。由COMP电压定义的占空比其脉宽不能少于由用户设定的TMIN脉冲。然而,如果逐周期限流电路设定的最短的工作周期,那么其优先权大于由COMP电压或TMIN定义的工作周期。软启动的持续是由连接在SS/EN PIN和地线之间一个外部电容器CSS定义的,并且
23、内部充电电流有25A的典型值。将软启动PIN的电压拉到低于0.55V就会关闭控制器。放松软启动PIN控制器就会启动,如果没有限流的情况下,其占空比随着输出逐渐增加直到它达到稳定的占空比,这个占空比是由转换器的规则的输出电压定义的。这种现象发生的同时在SS/EN PIN 上的电压达到并且超过在EA+上由5V电压定义作为VNI 的电压。因此,对于给定的软启动时间TSS,CSS值由等式1和等式2定义。例如,在等式1中, 如果软启动时间TSS选定为10秒,VNI是2.5V,那么软启动电容器CSS等于82nF注意:如果变换器是以从动装置安装,确信从SS PIN 到地线之间安装的是一个825-k电阻器。轻
24、载能量存储模式为提高宽负电流范围电源转换器的效率,UCC28950具有四种不同的轻载管理技术1. 适合的延迟,(a) ADEL, 为初级开关设置优化的死区时间以适应宽负载电流范围。(b) ADELEF, 设置和优化初级和次级开关之间的延迟。2. TMIN,在非限流模式内,设置最小占空比。3. 在DCM模式下,动态同步整流器开/关控制,增加轻载效率。当CS PIN的电压低于由用户设定的临界值时,DCM模式启动。在DCM模式下,同步输出信号OUTE和OUTF都被下拉为低电平。4. 猝发模式,在非常轻的负载或是无负载时的最大效率。猝发模式有偶数个紧随关断时间的PWM TMIN 脉冲。TMIN持续时间
25、定义猝发模式转换,用户设定TMIN持续时间。适合延迟(在OUTA和OUTB,OUTC和OUTD之间延迟(DELAB, DELCD,ADEL)在输出OUTA降低对应OUTB升高之间,电阻器RAB(连接DELAB pin, DELAB和GND)连同分压电阻RAHI(连接CS pin和ADEL pin)和RA(连接ADEL pin和GND)设定TABSET延迟。见表3. 表3.在OUTA 和OUTB, OUTC 和OUTD 之间延迟的不同定义这个延迟是逐步增加的,且受CS信号功能控制,即TABSET1(VCS=1.8V上测得)到TABSET2(VCS=0.2V上测得)。这种方式确保在高边和低边之间M
26、OSFET转换没有直通电流并且为宽负载电流下优化ZVS条件延迟。基于分压电阻RAHI和 RA,在最长和最短延迟之间的比例就设定了。通过尝试联合CS和ADEL pins设定最大比例。如果ADEL是与GND连接,那么延迟是固定的,只有从DELAB到GND之间的电阻器RAB设定和定义延迟,延迟TCDSET1和TCDSET2设定和输出OUTC 和OUTD工作表现与OUTA 和OUTB的描述非常相似。不同点是电阻器RCD(DELCD和GND)设定延迟。在从属pin ADEL上,OUTC和OUTD与OUTA和OUTB用相同的CS电压设定延迟时间TABSET是由下面等式3定义的同样的等式也可以用来定义另外一
27、个支线的延迟时间TCDSET只是以RCD取代RAB在这些等式中,RAB,RCD时都是用k和CS表示的,在pin CS上电压是用volts表示,KA是一个从0到1范围内的数值系数,延迟时间TABSET和TCDSET是用ns表示的。这些等式是根据经验从所测数据得出的。因此,在等式中没有规则上的必然性。例如,假设RAB=15k,CS = 1 V , KA = 0.5,那么TABSET有可能是90.25ns。在等式3和等式4中,KA是一致的并且被如下定义:KA 设定延迟如何对应CS电压变化。如果KA = 0(ADEL到GND短路)延迟是固定的。如果KA = 1(ADEL与CS接通),在CS=0.2V上
28、延迟是最大值,当CS趋向1.8V时,延迟逐步减小。延迟最大值与最小值之间的比例可以达到6:1.推荐设定KA = 0启动,使用等式设定TABSET和TCDSET相关的大值或在数据表中标出避免过猛烈的转换或是平稳的直通电流。输出A,B和C,D之间的延迟是通过电阻器RAB和RCD相应地设定的。先在轻载上编程最佳的延迟,然后通过改变KA 为输出A.B在最大电流时设定最佳延迟。同样输出C,D的KA也是一样的。通常如果提供有效的延迟,输出C,D有ZVS。注意:在DELAB和DELCD上的允许电阻器范围RAB和RCD是13 k到90 k。当pin CS连接到在pin ADEL上,RAHI和RA定义电压分配(
29、参见典型应用表)。KA 定义延迟时间依赖CS电压的重要性。KA变化范围从0(此处ADEL pin与地线(GND)短路(RA=0)并且延迟不依赖于CS电压)到1(此处ADEL与CS接通(RAH=0)。设定KA,RAB和RCD是为了有能力保证在转换负载电流时初级开关维持最佳的ZVS状态, 因为在CS pin处的电压为通过传感器所测负载电流折算到初级的电流信号。在表4和表5中标定的区域显示延迟时间设定作为一个CS电压的功能,并且KA和有两种不同的情况:RAB=RCD=13 k(表4),RAB=RCD=90k(表5) 表4.延迟时间设定TABSET和TCDSET(通过CS电压变化且选定KA,RAB=R
30、CD=13 k) 表5.延迟时间设定TABSET和TCDSET(通过CS电压变化且选定KA,RAB=RCD=90 k)适合延迟(在OUTA和OUTB,OUTC和OUTD之间延迟(DELAB, DELCD,ADEL)在输出OUTA降低对应OUTE降低,输出OUTB降低对应OUTE降低之间,电阻器REF(连接DELEF pin和GND)连同分压电阻RAEFHI(连接CS pin和ADELEF pin)和RAEF(连接ADELEF pin和GND)设定TAFSET 和TBESET相同的延迟。(见表6) 表6.在OUTA 和OUTF, OUTB 和OUTE 之间延迟的不同定义这个延迟是逐步增加的,且受
31、CS信号功能控制,即TAFSET1(VCS=0.2V上测得)到TAFSET2(VCS=1.8V上测得)。与DELAB和DELCD表现反向,当信号在CS pin处是最大时,这个延迟是最长的(TAFSET2),当CS信号是最小时,这个延迟最短(TAFSET1)。这种方式将降低同步整流器MOSFET自身二极管传导时间在宽负载电流下,因此提高效率并且降低二极管恢复时间。根据分压电阻RAEFHI和RAEF ,最长和最短之间的延迟就设定了。如果连接CS和ADELEF,比例是最大的。如果把ADELEF连接到GND上,那么延迟是固定的,只能由电阻器REF(从DELEF到GND)定义延迟。延迟时间TAFSET到
32、是由下面等式6定义的。同样定义延迟时间TBESET在这个等式中,REF,是用k表示;CS,在pin CS上电压是用volts表示,KEF是一个从0到1范围内的增益因数,延迟时间TAFSET是用ns表示的。这些等式是根据经验从所测数据得出的。因此,在等式中没有规则上的必然性。例如,假设REF=15k,CS = 1 V , KEF= 0.5,那么TAFSET有可能是41.7ns。KEF是一致的并且被如下定义: 当ADELEF与pin CS连接时,RAEF和RAEFHI 定义pin CS电压分配(见典型应用表)。KEF定义延迟时间依赖CS电压的重要性。KEF变化范围从0(此处ADELEF pin与地
33、线(GND)短路(RA=0)并且延迟不依赖于CS电压)到1(此处ADELEF与CS接通(RAEFHI=0)。注意:在DELEF上的允许电阻器范围REF是13 k到90 k。表7和表8中的标定区域表示CS电压的功能,KEF有两种不同的情况:REF=1 3 k(表7),REF= 90k(表8) 表7.延迟时间TAFSET 和TBESET (在CS电压下,选定KEF,当REF=13 k) 表8.延迟时间TAFSET 和TBESET (在CS电压下,选定KEF,当REF=90 k)最小脉冲(TMIN)电阻器RTMIN(从TMIN到GND)设置固定的最小脉冲TMIN,其控制输出整流器在轻载状态下实现ZV
34、S。如果由反馈环要求的输出PWM脉冲比TMIN短,那么控制器行进到操作的猝发模式受反馈环命令,此处偶数的TMIN脉冲是由反馈环控制的切断时间确定的,TMIN合适的时间选择可通过提高磁化电流并使得在该脉宽时达到ZVS确定。最小脉冲TMIN是由下面等式8定义的。注意:在TMIN上最小允许电阻器RTMIN是13 k。相关的标定区域在表9中显示 表9.最小时间TMIN设定最小工作周期的数值是由等式9定义 这里,FSW(OSC)是振荡器频率用kHz表示,TMIN是最小脉冲用ns表示,DMIN是用%表示。猝发模式如果转换器要求一个占空比小于TMIN,那么控制器将进入猝发模式。控制器将总是发送偶数个能量周期
35、到能量转换器。控制器通常通过OUTB 和OUTC能量发送周期来阻止猝发。如果控制器仍要求一个占空比低于TMIN,那么控制器将进入关闭模式。然后它会等待直到转换器要求一个占空比相同或高于TMIN, 这个占空比应该在COMP电压pin命令控制器输出一个TMIN或PWM工作周期前发出。转换频率设置(RT)在RT pin和VREF pin 之间连接一个外部电阻器RT设置固定的频率操作并且使控制器作为主动装置提供同步输出脉冲在SYNC pin(带有0.5工作周期并且频率与内部振荡器相同)上。如果设置转换器处于从动装置模式,就要在RT-pin 和GND之间连接一个外部电阻器RT,并且在SS pin和之间放
36、置一个并接于_EN电容器 的电阻器。这种装置使控制器作为一个从动装置。从动装置控制器运行伴有900相移与主动装置变换器有关,如果它们的SYNC pins是连接在一起的。变换器的转换频率与输出脉冲频率是相等的。下面的等式10定义作为主动装置(电阻器RT在RT-pin和VREF之间)变换器最小的转换频率。在UCC28950上有一个内部时钟振荡器频率,这个频率是控制输出频率的两倍。在这个等式中,RT,是用k表示;VREF是用volts表示,FSW(OSC)是用kHz表示,这个等式是根据经验从所测数据得出的。因此,在等式中没有规则上的必然性。例如,假设VREF= 5 V ,RT =65k,那么转换频率
37、有可能是92.6kHz.等式11定义了变换器名义上的转换频率,当转换器作为从动装置并且电阻器RT是连接在RT-pin 和GND之间。在这个等式中,RT,是用k表示,FSW(OSC)是用kHz表示。注意,假设VREF=5V, 等式10和等式11所得的结果是一样的。表10中标定区域显示的是当VREF=5V时,FSW(OSC)是如何随着电阻器RT值变化的。正如等式10和11所见的那样,假如主动装置和从动装置电阻器使用同样的RT值,就会设定相同的转换频率FSW(OSC) 的 表10.转换器转换频率FSW(OSC) 对应电阻器RT值 斜坡补偿(RSUM)斜率补偿技术就是增加附加的斜坡信号到CS信号上,并
38、且应用于:假使在峰值电流模式控制内,PWM 比较器输入逐周期限流比较器的输入这样就阻止了在D 50% 时,次谐波振荡(一些刊物提出可能在D 50% 时)。在低占空比和轻载时,斜率补偿三角波降低峰值电流模式控制的噪音灵敏度。过多的额外斜率补偿三角波会降低PCM控制的收益。在逐周期限流下,平均限流变得更低那么这样会降低启动能力(带有大的输出电容)最佳的补偿斜率是根据占空比(LO和LM)变化的。控制器操作是处于峰值电流模式控制下时需要有斜率补偿,或占空比 50%的逐周期限流时,也需要斜率补偿。在RUSM pin和GND之间安置一个电阻器允许控制器在峰值电流控制模式下运行。 通过电阻器连接RUSM p
39、in和到VREF,通过内部的PWM三角波把控制器转换到电压模式控制。然而,电阻器值仍然给逐周期电流限制提供CS信号。换句话说,在VMC中,斜率补偿只应用于周期比较器。然而在PCM中,斜率补偿既应用于PWM,也应用于逐周期电流限制比较器。表11所示斜率补偿电路的运行逻辑。 表11. 斜率补偿电路的运行逻辑附加的三角波斜率 ,me, 通过在RSUM Pin到地线之间安置一个电阻器增加到CS信号。由下列的等式12定义 如果电阻器是从RSUM pin连接到VREF pin,那么控制器运行模式为电压模式控制,依旧有增加到CS信号的斜率补偿,供逐周期电流限制使用。在这种情况下,斜率是由下面的等式13定义的
40、。在等式12和13中,VREF是用volts表示的,RSUM,是用k表示,me 是用V/s表示。这些等式是根据经验从所测数据得出的。因此,在等式中没有规则上的必然性。例如,替换VREF=5 V,RSUM = 40k , 得出的结果是0.125V/s。me相关标定区域作为RSUM功能如表12所示。因为VREF=5 V,在等式12和13中的标定区域就会重叠。 表12. 附加三角波的斜率对应电阻器RSUM注意:RSUM推荐电阻器范围是10 k到1M动态SR开/关控制(DCM 模式)DCM pin电压由Rdcmhi (接在VREF pin与DCM)和Rdcm(接在DCM pin到GND)分压提供,为电
41、流感应pin,(CS),通过设定分压比得到一个2V电流限制临界值。如果在DCM pin电压下降到DCM pin临界值电压以下 ,那么控制器进入轻载节能模式,并且关闭同步整流器,OUTE和OUTF.如果CS pin的电压高于DCM pin临界值电压,那么控制器运行进入CCM模式。连接DCM pin到VREF使控制器运行在DCM模式下,并且关闭输出OUE和OUTF。如果DCM pin到GND之间短路,那么DCM特性是不会显现并且控制器在所有条件下都处于CCM模式。 表13. DCM功能区 表14. 工作时间变更对应负载电流变更一个最小的20-A转换电流源用来生成滞后现象。这个电流源只有当系统是在D
42、CM模式下时是有效的。否则,它是不活动的而且不能影响节点电压。因此,当DCM临界值进入DCM区域时,这个临界值就是电压分压器+V(在下面等式14中解释)。当临界值进入CCM区域时,这个值就是由分压器设定的电压。当CS pin达到在DCM pin上设定的临界值,在从CCM转换到DCM模式或是反向的模式前,系统等待出现两个连续下降边PWM周期。滞后的尺度是外部电阻分压器阻抗的一个功能。使用下列等式14可以计算出滞后值 表15. 从DCM模式转换到CCM模式 表16. 从CCM模式转换到DCM模式为了防止输出电感的反方向电流可能导致同步FETS失效必须采用DCM模式。电流感应(CS)电流感应pin的
43、信号是为逐周期电流限制,峰值电流模式控制,轻载效率管理和为OUTA,OUTB,OUTC,OUTD,OUTE,OUTF设定延迟时间使用的。连接在CS和GND之间的电流感应电阻器RCS。根据设计图,为了防止一个潜在电气噪音干扰,推荐在RCS电阻器和CS pin之间放置一个小得的R-C滤波。周期限流电流保护和打嗝模式保护当负载电流超过它的已定的临界值时,周期电流限制提供在转换器的初级上峰值电流限制。对于峰值电流模式控制,为了防止控制器由于转换噪音造成错误的切断,需要某个前沿消隐时间。为了省去外部的RC滤波消隐时间,在CS输入处提供一个内部的30-ns的滤波。从CS pin到输出的全部传送延迟TCS是
44、100 ns。如果功率级需要更多的消隐时间,一个外部的RC滤波依然是需要的。通过检测2.0-V + 3% 的逐周期电流限制临界值优化有效电流转换。当转换器操作模式为逐周期电流限制,持续时间就由软启动电容器的值和过流情况的严重程度决定的。这是由在SS pin内部放电电流IDS等式15和等式16完成的。软启动电容器值同样决定所谓的打嗝模式断开时间持续。在不同模式下运行,变换器的表现都伴有相关的软启动电容器充电/放电电流,如表17所示 表17. 软启动电压VSS的时序表 20A的最大的放电就是当工作周期接近于0。在周期电流限制期间电流设定最短操作时间,定义如下:因此,如果选择软启动电容器CSS=10
45、0 nF,那么TCL(ON)将是5ms.为了计算在重新启动前打嗝断开时间TCL(OFF) 时,需要用下面的等式19和20来计算。在重新启动前断开时间(带有同样软启动电容器值100 nF)将会变为122ms。注意,在启动过程中,如果在软启动电容器电压达到3.7V临界值之前发生了过流现象,那么控制器会限制电流,但是软启动电容器会继续充电。只要达到3.7V临界值,软启动电压就会通过一个内部1-kRDS(ON)转换迅速上拉至4.65V临界值,并且通过给软启动电容器放电会启动周期电流限制持续时序。根据具体的设计要求,用户可以不考虑设置的参数给电容器用外部电流充电或放电。整个周期电流限制和打嗝操作都在表1
46、7中所示。在这个事例中,跟随断开时间122ms的周期电流限制持续5ms。同样对于过流现象,如果在SS和VREF pin之间连接一个上拉电阻器用户也可以忽略带有重启动的打嗝模式。如果电阻器提供的电流超过2.5A,那么控制器将处于锁定模式。在这种情况下,用附加上拉电流计算外部软启动电容器值。如果软启动电容器被强制放电低于0.55V或VDD电压低于UVLO临界值,那么可以在外部重新设定锁定模式。同步性(SYNC)UCC28950允许对变换器进行灵活配置操作,通过连接所有SYNC pins或通过配置变换器为主动装置和/或从动装置使变换器进入同步运行模式。控制器作为主动装置(RT和VREF之间连接电阻器
47、)在SYNC pin提供同步信号脉冲带有等同于2X变换器频率FSW(NOM)和0.5工作周期的频率。控制器作为从动装置RT和GND之间连接电阻器; SS_EN pin到GND之间825-k电阻器)不会产生同步脉冲。从动装置控制器使它的钟和同步信号下降边同步,因此,运行900相移对应主动装置频率FSW(nom)。因为从动装置与SYNC脉冲的下降边同步,从动装置运行在1800延迟对应主动装置的CLK或900延迟对应主动装置的输出转换脉冲。如果变换器的输入和输出是连接在一起的,在主动装置和次动装置之间进行这样的操作提供最大输入电容器和输出电容器波纹取消效果。为了避免在同步运行期间变换器出现故障,需要
48、注意下面几个方面。·如果一个变换器是作为从动装置配置安装,那么SYNC频率必须大于等于变换器频率的1.8倍。·从动变换器至少接收到一个同步脉冲信号后才会启动。·如果任何一个或是所有的变换器都是以从动装置配置,那么每个变换器在接收到至少一个同步信号后,运行都是在它自己的频率没有同步性。因此,在从动变换器处有一个同步脉冲的干扰,那么基于在从动变换器里连接到GND的RT值,控制器将使用它自己内部时钟脉冲来保持运行。·在主动配置模式,在SS pin超过它的使能动临界值(0.55V)后SYNC脉冲启动。·即使没有接收到同步脉冲,从动装置开始产生SS/EN电压。·建议主动配置控制器上SS启动先于从动装置控制器上的SS;因此,在从动装置变换器启动合适操作之前,主动装置变换器上的SS/EN pin必须达到它的使能动临界值电压。同样的概述,建议在主动装置和从动装置上的TMIN电阻器设定同样的值。 表18.SYNC_OUT(主动装置模式)时序表 表19.SYNC_OUT(
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