∷
驴
新 型 电流型
PWM芯
片
UC3828及 其 典 型 应 用
一 z1—
●新特器件应 用
Ⅱ〃
靳 型 电浼 型 pwM葸 片 UCˇ 3828
焱其 典 型 宠 用
王 学纪
∷
薛建平
墒 要 :UC3828是 美 国 UNITR(`,IDE公 司新推 出 的 电流型 PWM控 制 芯 片。与 其前 身
UC3842相 比 ,UC3828增 加 丁精 呐的 可 子设 最 大 占空 比 限制 功 能 ,具 有 电流检 测 波
形 上 升 沿 消 隐功 能 ,增 加 丁一 个使 能瑞 ,驱 动输 出与 芯 片工 作 电源 分 离。该 芯 片可 在
7.5~65V宽 电 压 范 围 内工 作 .工 作频 率 高达 lM⒈ Iz。 使 用 UC3828可 简化 开 关 电源
管脚 定 义及 其 在 单端 正 激 变
设 计 ,提 高 电源性 能 。本 文介绍 了 UC3828的 功 能特 点 、
换 器 中的 典 型 应 用 。
关 键 词 :上 升 沿 消 隐
1、
最 大 占空 比 限 制
电流型
UC3828
・
● 欠压锁定 时 Q自 动输 出低 电平
功 能 介绍
l。
UC3828除 r具 备 UC3842的 所有功能
2功 能描 述
l。
电源
外 ,还 增加 r许 多新功能。通过减小传输延时
工作频率可提高到 1MHz,精 确的上升沿消隐
特性 ,使 设计电流检测放大器时 .只 用-个 小
UC3828工 作 电压 为 7.5~65V.当 电压
低 于 UVI'O门 限 电 压 时 ,芯 片 只 吸人 2OOuA
滤波搽就能满足要求。精确的可编程鼓大占空
比限制足 UC3828的 另一特点,该 功能由内部
振荡器实现。由于芯片可跟踪开关频率 ,因 此
即使频率由于电容值漂移而改变时 ,也 能保证
瓷 电容 。
,
电流 。为了减小噪声 干扰 ,V∝ 脚 应接 一 个 陶
输 出部 分 由 V∝ 单 独供 电 .当 输 出端 :电
压大于
± lA,在
10Ⅱ 11A
PWM输
出端 到 地 之 间 加 =个 肖特
基 二 极 管 IN5820。 可 防 止 因输 出 电压 低 于地
电位 而导致 ⒑ 内部 不 稳 定 。
作 ,因 此通常没有必要使用辅助电源。UC3828
、
的原理框图如图 1所 示。
1,1特 点
● 7.5≈ 砧V工 作电压
●200`・ A启 动电流
V时 ,内 部 箝 位 电路 提供
吐
的旁路 电流 。UC3828最 大 输 出瞬 时 电流 为
墩大占空比恒定。还增加了一个使能端 .该 端
可用于故障后芯片复位 9也 可作为外部关断控
制端。由于 UC3828可 在 7.5~65V范 围内工
{ ∷ 可予设最大
●
占空比限制
・
●可予设上升沿消隐
●输人关断锁定
`￠
●开关频率可达 1MHz
●可编程软启动
●集电极开路推拉式输出
12。
2.接 地
UC3828有 两 个 接 地 端 :功 率 接 地
(PGND)和 信号 接地 (GND)∶ 两 者 必须 通过
印 制 线 迮 在 — 起 。 任 何 情 况 下 ,都 不 允 许
、
PGND或 其它 任何端 子 的 电压 低 于 GND。
3。 欠压 锁 定 (UVLO)
(ENABI'E)电 压 上 升 到 门限
电压 2.1V,且 y(k,大 于 7.35V时 ,芯 片 开始
工 作 ,当 V(r下 降 到 7.0V以 下 时 ,芯 片 关
当使 能端
断 。一 旦 y(r降 到 门限 电压 以下 ,ytr必 须上
升到大 于 7.35V后 ,芯 片才 能 重 新 启 动 。
《国外 电子 元 器件 》1997年 第 2期
ˉˉ22-ˉ
1997年 2月
/△
ˇCC
sˇ nE¨
J严
E"^0LE
sHVt0"
s0FT st
Co"P
F`B
D
〓m ∷ m“
Ρ
・
°
ˉ ˉ
图
1UC3828原
理框 图
原理框
吐。5V基 准 电压 (5VREF)
UC3828输 人 电压 高 于 UVLO门 限 电压
时 ;5VREF端 将 输 出 一 个 5V± 2%的 基 准 电
压,负 载能力可达到 20mA。 通常在 5VREF
到 GNp之 间接一个 0。 lJ・ F的 陶瓷电容 ,为
5VREF提 供 旁路 :如 果 5VREF端 噪音较
大 ,可 使用一个容量较大的旁路电容 。
.
5.挟 启动 (sOFT sTART)
∵ 般用 电容 米 予设 软启动过程 。
,内 部
1OltA电 流 源 对接在 sOFT
-ˉ
sT端 的外部 电
容充电 ,当 该端电平 上升到 ⒈ 3V.输 出端开
始输 出 PWM|脉 冲 。软启动过 程继续 ,当
∶
sOFT sT`端 i电 平上升到:5V时 ;电 流检测蜂
值 电压限制端 由常 规 的 PWM调 制器 拄制
∷
.
输出脉宽的变 化。
要使软启动电容放 电到 0・ 7V,必 须 出
・
∴
∴
琊下 面几种情况 :∷
i(l)ytr下 降到 UVLo门 限 以下 ;
∵
2)sHUTDN端 误触发 ; `'
Ⅱ《
-∷
1・ 5V;
丿
'(3)厶 驷血端电压大∷
于∵
⑷ ENABLE螨 处于不 确定状态 。 _
:
ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ
∷;
J
l
∵
∷
、
∷
∶
∴ ∷ ”
:
6.逐 脉 冲 限 流
∶ UC3828具 备逐脉冲 (puse:byˉ Fulse》 蜂
值电流限制功能。变换器初级电流通过电阻
或电流互感器来检测 ,该 电流转换 为 电压后
送到 UC3828的 电流检测端 ,当 该端电压超
此
过 lV时 ,IC开 始 限制 PWM脉 冲宽度 。∷
时 |电 流检测端的最高电压为 1V。 当变换器
换 谶提供必要
输 出短路时 ,这 一特性可为变、
∷
的保护 。
∷ Ⅲ∷
7.自 动输 出低电平
. i Ⅱ ,i-∶
因误动作雨
当 ˇ∝低于 VVL0值 或 ℃ ∷
关断时 ,自 动输出低电平 ,这 样。可防止在没有
PWM输 出信号的情况下 ,对 MOSFETⅡ 栅极
,
电容充电而导致开关 MOsFET的 导渑。许多
其它 PWM IC处 于低电平或关断状 态∷
时 ,其
使用这些 丐 时 ,必绠 增加
输出端呈现高阻抗ρ
一个由 MOsFET栅 极到谭极间的电陴;以 防
止IC关 断时可能出现的误助作 o.∶ ∶
l灞
8.上 升 沿消隐∴
'Ⅱ ⅡⅡ ∶ Ⅱ ∴咖
在电流检测端设置i逐 脉 戏上升 沿诮 隐滤
失真 ,从 硒 有效
波网络 ,可 防止电流裣测波形∷
祈型 电流型 PWM芯 片 UC3828及 共典犁应用
在
地 抑制 开 通 电流 尖 蜂 。
到 地 接 一 电容
,氵
UCSS28的 CLK端
可 设 定 脉 冲上 升 沿 消隐 时
Ⅱ
Ff
CLK端 设 定 为 4.2V。 通 过 内部 的 10k接
间。
当 CLK端
地电阻控制外部电容放电时间。∶
的电压下降到 2.65V时 ,电 流检测输 人开始
工作。上升沿消隐电容 由下式计算
C四
^莎
L″ (7/尼 9・
:
C四 =217t
页或
式 中 Κ=⒋ .4V,7=2.65。
就 可以精确设定最大脉冲占空比。
∷∴
10.关 断钡定
(sHUTDN)电 压超过 1.5V
当关断端 ∷
时 ,UC3828输 出关断。此时 ,软 启动电容放
电 ,自 动输出低电平 。关断锁定后 ,锁 存器重
该过程在下述
新复位 ,芯 片开始软启动过程。
任何 一种情弭下都会发生。
(l)y(r低 于欠压锁定 门限
(2)使 能 端 (ENABLE)电 压低 于 2。 OV
;
R=10k
2.1V: ∶
(3)5V参 考 电压 接地
在上升沿消隐期 间 ,电 流检测信号 不起作
用 ,这 就限定 了最小 占空 比。不用上升沿消隐功
随后 又 高 于
能时 ,可 让该端开路 ,此 时该端 内部接 一 个 lOk
况 发生 )。
电阻 ,由 于没有充电电容 ,该 端 电位不能升高
环狲于屮
^|
R.,=(1-D丿 ・zO・ Rc(不 得 小 于 3k,
,芯 片重 新 软 启 动 过
11.使 能 (ENABLE)
UC3828的 振 荡 频 率 和 最 大 脉
放 电电阻 ):
和 R。 ‘
∵
程。
这 ∵功能非常有 用 ,因 为设计者 可 以设 定
⊥ 个 时间使 芯 片 重新 启动前 就关 断 。
利用一个 电容 、一 个充 电电阻 、一 个放 电
宽 占空 比。先确定 电容 CT、 最 大脉宽 占空 比 D
和开 关频率 凡 ∷
再 用下式确 定 R℃ r充 电电阻 )
(尽 量避免这种情
∶
一旦锁存器复位
,
所 以就不存在电流检测放大器 的输人延时 。
9.设 定频 率 和 最 大脉 冲 占空 比
电阻就可设 定
-23-
使能端用于
UC3828的 复 位 或 强 制 关
断 。该 功 能 已在 关 断 锁 定
(sHUTDOWN
LATCH)部 分做 了介绍 。使能端还可崩于启动
芯片。如果使能端接到 V注 ,芯 片将在 ⒎ 35V
7.OV关 断 。否则 当 V汪 达 到
7.35V,且 使能瑞 电平超过 2.1V时 ,芯 片才开
开 始 工 作 ,在
始 工 作 。这时 ,芯 片就 可以通过两种办法关断
:
y沸 到 7.0V以 下 。
当使 能端 电平低于 2.0V或 V注 低 于 UVLO
OV或
UC3828的 充 放 电 时 间 由 Ci的 充 放 电
镜像 电流决 定 。3.0V电 压 通 过 Rc产 生 充 电
电流 ,该 电流 镜 像 到 CT,CT由 1V充 电 到
2.8V,此 间 ,℃ 输 出开启 。一 旦 CT上 的 电压
达到 2.8V.放 电回路启动 :3。 OV电 压源产
生 昀熬 电电流在 IC内 部被放大 zO倍 ,故 放
电时间通常 比充电时间快 ,因 此 UC3828使
使能端 电平低于 2。
用了一个内部倍增器。充电回路始终 是闭合
的 ,当 放电开关闭合时 ,充 电电流抵消了部分
和 寄 生 电容 引起 的谐 振 作 用 实 现 变 压 器 复
位 。在脉 冲 占空 比较大 的情况 下 ,M0SFET
放 电 电流 。放 电期 间 实 际 电 流 为
漏 源 电压 尖峰增大 ,因 此要 用最大脉 冲 占空
Ⅱ
JD=
2°
・ I(⒊ °
v)
帮刊
:
放电期间 ,输 出低电平。如果 申容值发
生漂移 ,开 通时间和关断时间同时变化 。因
此 ,开 通时间和关断时间的比值保持不变 ,这
值 ,芯 片进人睡眠状态 ,只 吸人 20啦 A龟 流 。
2、
典塑应用
150W、
∫
250kHz DC/DC单 端 正 激式 变
换 器 工 作原 理 如 图 2所 示 。利 用变压器 漏 感
比箝 位来 防止 开关 电路 工 作 在 不 安 全 状 态
以保 护
,
MOsFET。 变压器 次级 与初级 绕 组 匝
比较低 ,因 此 电路 工 作在高 占空 比状 态 。为了
增大 最大 开关脉 冲 占空 比 ,设 计 变压器 时 ,可
增 加初级绕组 匝数 以 降低初级 开关 电流 。较
1997年 2月
《国外 电子 元器件 》
1⒁ 7年 第 2期
-24-ˉ
J卩
图 2150W
rr/lX∶ 电源迮接原理 图
小 的关 断 时 间 可 减 小输 出 电流 尖 埤 9所 以设
D叨 凵
初选 为
‘
0.65,再 测 定 ym在 苫 空 比
计 时 可 采 用体 积 小 、价钱 便 宜 的滤 波 电感 。
为 0.6s情 况 下 的增 加 值 ,确 信 在 揄 人 输 出全
2.l技 术 抄 效
范 围变 化 时 ,变 压器 不 饱 和 。占空 比限制 可 选
输 人 电压 :y`Ⅳ ± 30V~GOV
定 为 0.8,这 样 电路 可具 有 良好 的 瞬 态 响 应 。
开 关 频 率 :五 =250kHz
D″ ,,,.r=0.8
输 出 电压 :y。 F12V
可选 用
柚 出 电流 :r。 =l~12.5A
民 ・和
2.2设 计 过 程
l。
占空 比 D
苎L半
、
:子
:
:
∵
∷
RD=20・
=20・
D土
=13(1。 驻
30
~⊥扭⊥mL
2.确 定 展 大脉 宽 D△ 和
Ll=0,65
CT。
`'
计算 底 :和 氏
∵
-
(l-I,,9o臼
Π 雨
r)Rc|
=。 昧
Ⅱ
(1-ˉ 0.8)30k=12ok
在 电感 电流 迮 续 的 交 界 处 ,'J=厶 ″汕
60
工9==0.325^ˇ 0.65∶
fJ丽 而
3.计 算 最 小 电 感值 :∷
Ⅱ本 ∷
,。
;
f0・
=18⒐
丕丛⊥丝
若 匝数 比 n=1.5,则
D”
RD
选 CT=1801JF
确 定 鸾 压 器初 级 与 次级 匝数 比及 脉 冲
D=鱼
1%精 度 的 电 阻 。再 确 定 C「 、计 算
'
Ⅱ
抛
山
⊥
″
而=yn~L】 Ι
∷山
=÷
亍16.2uH
亻
畀
茂∴
乒
圪
壳
壳
怠
畏
卜
1虽
新型 屯流型.PWM芯 JilUC眈 骁 攵 其典
:型 :丘
“〃
为 保 证 电 流 迮 续 ,r',刀 JⅡ 选 用 标 准 值
∵
(20uH)吨
∶
. ∷ ∶
: ∵ Ⅱ |
4.确 定输 出滤 波 电容
′
滤 波 电 容 必 须 滤 掉 电感 屮的 尖 峰 电流 ・
从 雨i提 供 平 滑 的直 流输 出电压 。有 四个参数
应 考虑 :因 电容 作 用引起 的 电压 、电容等效 串
∷
7.确 定前 沿 消 隐 (LEB)Ⅱ ∶Ⅲ‘f r- ∴
厣 电流 尖
∶确 牢 LFB傅 以诮 终前 毋 电∷
峰v该 设计的占空比非常小′刀F以 LEB可 以
大雨无短路危险。零占空比可通过下雨几个
方法获得
(D拉 低 COMP端 电 压
:
联 电阻 (EsR)引 起 的 电压 yJ`F山 r幽 /C-、
电 容抵抗 总 的 电感 蜂值 电 沉 的能力 、跨 电压
尖峥 (VD。
y`))。
(2)拉 低 巛)FT sΓ 端 电压
(3)拉 低 ENABI'E电 压
(4)拉 高 sHUTDN电 压
最 后 ,电 容 的耐 压 应承受直流
yr,~L-⊥
庀以 饣∷
~枷
⊥。
α
汕=217t工 ⒓
孺匹
⊥~:卫。
~丝
山 ″四
~・
【l~喘
丝 丰⒈ 口
#业
、 =21.7pF(采 用 4upF) ',
个
=Z⊥
8.确 定 ℃ 供 电方式
跨接 在
尖 峰 电 流 是 1.62AP~P。
UC38"和 输 人 电压 间 的 连 续 允
电电阻提供 丁较 大 的充 电能 力 。ytnI是 由 y"
亡
i午
=
=扁
分离供 电 ,并 由输 出
F.F
12V持 续 供 电 。在 许多
应 用 中 ,偏 压绕组 可提供 电源 ;而 光耦 将 控 制
的初次级隔离。在 yα
l/r=`卜 丑”
t・
EsR=y〃 山
∷毛
氵
f=GO呻 nx
12V,可 选用耐压 为 ⒛V的 电容。
5.计 算 最 大 开 关 电流和确 定电流 感应 变
厶
w=牾 }[驷 ・
1]・
9.选 择 使 能功 能
输 人 电 压经 分 压 后加 到 使 能端 ,这 样 可
扌+隅 -⒈ d・
芋
防止 IC在 太低 的 电压 下 启 动 和 在 危 险 的 高
UC3825在
占空 比下 工 作 。
30V时 启 动 ,所 以
分压 电阻 Jt15=132k.rt6=lk。
2PILyi
●
:丿
跨接一艾并纳二极
"上
管 可防止 FET的 栅极 电压 超过 15V。
^l:罨
Vnnx》
∷i
:甘
'`”
c、
J
(5)拉 低 V∝
楠 出电压 。
y厂
ˉˉ25一
用
2・
ˉθ,325
1.5・ ⒓0uH・ 250kHz
=9A(蜂 值)
3、
结束语
该 开关 电源在输 入 电压 及负 载 范 围 内的
测 试效 率 超 过
BO%,输
出纹 波 峰 值 低 于
100mV卜 P,输 出 电压 的 电压 调整 率 及 负载 调
加上 斜坡 补偿 ,电 流感应 端 电压在正常
整 率均小 于 ±20%。 印制 板 的布 局是 一 个 关
0.95V.可 选 用初级 匝数 为
lT次 级 匝数 为 24T的 感应 变压器 。
键 因素 ,好 的布局可减小 噪 芦 干扰 ,由 于 省 去
工 作时不应 超 过
r⊥ -些 抑制噪芦 的元件 ,因 此 成本 降 低 。
6.关 断
咨 询 编 号 :gz020s
65V,⒑ 将 关断 。设
计分 压 器 应 确 佟 ˇrfv在 65V时 ,筝 分压 后
如 果输 入 电压超过
sHUTDN端 电压 为
l。
5V。 可增加 一个小滤
波 电容 以 防止噪音 引起 的误操 作 。
咨询地址 :
,
深 圳 市振 华 路 苏发 大 厦 ⒛ 6栋
m5室
(51803D,电 话 :〈 0755)3230即 ⒙、3231578,
3"O658,传 真 :(0755)3237394
DN-55
Design Note
150W Isolated DC/DC Converter for
Distributed Power Applications
by Jack Palczynski, MSEE
This Design Note describes a compact, isolated
150W, 12V converter designed for 30V to 60V DC input voltages. The UC3828 is used as the main
PWM, and the UC3907 load share IC is utilized in the
output section as part of the control loop. This allows
parallel operation of several modules equally sharing
the total output current. Switching frequency for this
converter is 250kHz and common, standard parts
are utilized. A parts list and schematic describe the
circuit. By varying components, one can see the various functions of the UC3828. Substitution of parts will
result in a design which may suit other requirements. To more fully understand the design and
specifications of this demo board, please refer to applications note U-147.
INTRODUCTION
The UC3828 features provide functions to ease de-
sign and enhance protection in a PWM controlled
power supply. The IC is turned on when the ENABLE
pin rises above 2.1V and off when below 2.0V. The
SHUTDN pin provides added protection by shutting
off the IC when greater than 1.5V is present on the
pin. The pulse by pulse current limit of 1V is enhanced by a 1.5V shutdown feature. Outputs are
actively held low when the IC is below the UVLO
threshold or when a shutdown has been activated.
Soft start is programmed by a single capacitor. In addition, the maximum duty cycle is accurately
programmed in the clock set up and programmable
leading edge blanking can eliminate problems usually
associated with current turn on spikes. The IC runs
on a wide range of input voltages up to 65V and the
output is separately powered and limited to 12.4V by
an internal regulator. The 5.1V reference is regulated
to 2% and the current sense limit held to 5%.
UDG-94026-1
Figure 1. Circuit Schematic
5/94
Design Note
UDG-92060-3 T&RT NO.
Figure 2. UC3828 Block Diagram
PARTS LIST
Co
C1-C3,C5
C13,C14,C16
C4
C6
C7
C8-C10
C11
C12
C15
D1
D3,D4
D5
D6
D8
L1
Q1
Q2
R1
R2
R3,R4,R11,R19
R5,R10
R6
R7
R8
R9
R12
R13
R14
R15
R16
R17
R18
R20
R21
R22
T1
Use 3 Sprague 595D476X0020
47µF, 20V
Phone (207)324-4140
0.1µF, 50V ceramic
0.1µF, 50V ceramic
180pF, 50V
1µF, 100VAC
470pF, 50V
47pF, 50V
10µF, 20V
100µF, 100V
390pF, 50V
MUR3020WT
1N5614
UC3612
1N4148
15V Zener
ECI M-1138 Phone (413)562-7684
MTP20N20E Phone (602)244-3467
2N2222
1.8k
1.4k
T2
U1
U2
U3
2
1k
270
10k
9.3k
60k
15k
1k, 2W
5.1, 2W
44.2k
132k
20 ohm, 1/2W
499k
4.99k
12.1k
10 ohm
1Meg
Multisource T100-DC-6-1/10
Phone (617)890-1787
Current Transformer 1:24
Unitrode UC3828
Unitrode UC3907
CNY-17A
D e s i g n
An efficiency near 85% is achieved at full load with a
48V input. A spread sheet may be set up to account
for various losses in the switch, magnetics and asso-
ciated circuitry in order to choose a switching frequency and other parameters suitable for other
applications.
86
85
84
83
82
81
80
30
35
40
45
50
Input Voltage (Volts)
55
60
Figure 3. Efficiency vs. Input Voltage
RESULTS
The converter will run with a large heat sink and no
forced air at ambient temperatures in the 25 degree
C range at full load. Output ripple and noise are less
than 100mV peak to peak and regulation is better
than 2% over line and load. Minimum load is 1A and
the converter will protect itself in the event of a short
circuit. This can be demonstrated by increasing the
output load and observing that the output voltage
falls when peak current limit is triggered. Likewise, if
the enable pin is held high, the max duty cycle limit
will be reached and the output voltage will drop as input voltage is lowered.
REFERENCES
[ 1 ] J. Palczynski, "UC3828 Provides Improvements
and Added Features Over the UC3842" Unitrode Applications Note U-147.
[ 2 ] P. Todd, "Snubber Circuits: Theory, Design and
Application" Unitrode Seminar SEM-900 Topic 2.
[ 3 ] W. Andreycak, "1.5 MHz Current Mode IC Controlled 50 Watt Power Supply" Unitrode Applications
Note U-110.
UNITRODE CORPORATION
7 CONTINENTAL BLVD. • MERRIMACK, NH 03054
TEL. (603) 424-2410 • FAX (603) 424-3460
3