電路工作原理
該芯片內(nèi)部電路如圖4-2所示。它由振蕩器、PWM 比較器、限流比較器、過流比較器、基準(zhǔn)電壓源、故障鎖存器、軟啟動(dòng)電路、欠壓鎖定、PWM鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器等組成。我們將詳細(xì)介紹各部分的情況，以理解開關(guān)電源芯片的工作原理。
(1振蕩器
振蕩電路如圖4-3所示。UC3823A、B和UC3825A、B內(nèi)部都有一個(gè)鋸齒波振蕩器。鋸齒波上升沿的斜率由RT 、Cr決定，確定RT、CT的方法是:首先根據(jù)要求的最大占空比Dmax、選擇RT，再根據(jù)要求的頻率以及RT和 Dmax選擇CT 計(jì)算公式為:
RT的最佳阻值應(yīng)為1～10k2之間,Dmax應(yīng)大于70%。
在實(shí)際的開關(guān)電源應(yīng)用中，RT選為6.65k ，CT選為2nf，工作頻率為20OKHZ.。
(2)上升沿封鎖
上升沿封鎖工作波形如圖4-4所示，UC3823A、B和UC3825A、B采用固定頻率脈寬調(diào)制。UC3823A、B的兩個(gè)輸出端可同時(shí)輸出脈沖，輸出脈沖的頻率與振蕩器頻率相等，脈沖占空比可在0%~100%內(nèi)調(diào)整。UC3825A、B的兩個(gè)輸出端交替輸出脈沖，因此，每個(gè)輸出端輸出脈沖的頻率是振蕩器頻率的1/2，振蕩器的頻率為200KHZ，所以輸出PWM-脈沖的頻率為100KHz，輸出脈沖占空比在0%~一50%以內(nèi)調(diào)整，實(shí)際橋式變換器的應(yīng)用中一般達(dá)不到50%，因?yàn)闃蚴阶儞Q器在PWM脈沖的占空比為50%時(shí)，由于功率管截止時(shí)間的問題，使得橋臂容易短路，這在以后的部分將詳細(xì)介紹。
為了限制最大占空比，在振蕩電容放電期間，內(nèi)部時(shí)鐘脈沖對兩路輸出進(jìn)行封鎖。在時(shí)鐘的下降沿，輸出端為高電平。輸出脈沖的下降沿由脈寬調(diào)制比較器、限流比較器和過流比較器聯(lián)合控制。
通常，脈寬調(diào)制比較器檢測出斜坡電壓與控制電壓(誤差放大器輸出電壓)的交點(diǎn)，并且在該交點(diǎn)處，終止輸出脈沖。因?yàn)椴捎昧松仙胤怄i，在脈沖前沿的一定時(shí)間內(nèi)，脈寬調(diào)制比較器不起作用。這樣，開關(guān)電源的固有噪聲就能被有效的抑制。同時(shí)，由于采用了輸出脈沖上升沿封鎖，脈寬調(diào)制器的斜坡輸入就不需要再經(jīng)過濾波。
為了調(diào)整上升沿封鎖時(shí)間，CL.K/LEB腳應(yīng)接入電容C，這樣，輸出脈沖前沿封鎖時(shí)間就由電容C和內(nèi)部10k電阻確定的放電時(shí)間來決定。
為了更準(zhǔn)確控制前沿封鎖時(shí)間，可在外部并聯(lián)一個(gè)2k 2 (2%)電阻R。前沿封鎖時(shí)間可由下式計(jì)算:
t LED-0.5×(R/ /10k)XC式中，外接電阻R不能小于2kS2 。
上升沿封鎖也適用于限流比較器。上升沿封鎖之后，如果限流(ⅠLIM)腳的電壓超過1V，輸出脈沖就終止。但是，過流比較器不能采用前沿封鎖。這樣，才不會囚為前沿封鎖而延長保護(hù)時(shí)間，從而可以及時(shí)捕捉過流故障。在任何時(shí)間，只要限流(I LIM)腳的電壓超過1.2V,故障封鎖就起作用,從而使輸出端變?yōu)榈碗娖健榇耍谙蘖?/span>(Ⅰ LIM)腳需接入噪音濾波電容器。
(3）欠壓鎖定、軟啟動(dòng)以及故障處理
軟啟動(dòng)和故障處理波形如圖4-5所示。軟啟動(dòng)是通過軟啟動(dòng)(SOFT, START)腳的外接電容實(shí)現(xiàn)的。接通電源后，軟啟動(dòng)腳外接電容放電,該腳處于低電平，誤差放大器輸出低電平，開關(guān)電源無輸出電壓。當(dāng)9uA 的內(nèi)部電流源給軟啟動(dòng)腳外接電容充電時(shí)，誤差放人器輸出電壓逐漸升高，直到閉環(huán)調(diào)節(jié)功能開始T.作，開關(guān)電源輸出電壓逐漸升高到額定值。一旦限流(I LIM)腳的電平超過1.2V，故障鎖存器置位，輸出腳變?yōu)榈碗娖?/span>;同時(shí)，軟啟動(dòng)腳外接電容以250uA的電流放電。在軟啟動(dòng)電容放完電后，限流腳電平降到1.2V以下時(shí)，故障鎖存器就不輸出脈沖。這時(shí)，故障鎖存器復(fù)位，芯片開始軟啟動(dòng)過程。
在軟啟動(dòng)期問，萬一故障鎖存器置位，輸出會立即中止。但是軟啟動(dòng)腳外接電容在充足電之前不會放電。這樣，在故障連續(xù)出現(xiàn)的情況下，輸出就會出現(xiàn)一個(gè)間斷期。
(4)大電流輸出電路
功率MOSFET 驅(qū)動(dòng)電路如圖4-6所示。UC3825推拉式輸出電路的每個(gè)輸出端都可輸出峰值為2A的電流。該輸出電流在20ns內(nèi)可使1000pF電容兩端的電壓上升15V。采用獨(dú)立的集電極電源Uc和功率地線PGND 腳，能夠減小大功率門極驅(qū)動(dòng)噪聲對集成電路內(nèi)模擬電路的干擾。每個(gè)輸出端(OUT)到Uc和 PGND之間，都應(yīng)加入一只3A的肖特基二極管(IN5120，USID245或相同性能的器件),如圖4-6所示。該二極管可將輸出電壓的幅值鉗位在電源電壓，這對任何電感性和電容性負(fù)載都是必要的。
4.3UC3825的調(diào)試
UC3825是開關(guān)電源控制電路的核心，通過前面的介紹，我們知道，這種PWM集成控制器集成了很多的功能,以前需要用分立單元完成的功能，現(xiàn)在都可以通過UC3825來完成，它的-般用法如圖5-7所示。
圖4-7中，VREF為參考電壓，在我們設(shè)計(jì)的開關(guān)電源電路中的用途是供給線性光耦合器控制部分的電壓;RT和CT用來調(diào)節(jié) PWM的最人占空比Dmax和振蕩頻率;輸入是從端口2進(jìn)入，OutA和OutB是PWM信號的輸出端口，信號的幅值由端口13的vc決定。OutA和l OutB輸出的兩個(gè)PWM信號是相互之間有死區(qū)時(shí)間的互補(bǔ)信號。通過實(shí)驗(yàn)我們測得端口2的數(shù)值范圍為:0.945V~一2.132V，根據(jù)系統(tǒng)的具體情況，最大占空比我們設(shè)計(jì)為Dmax—40%，因?yàn)楣β?/span>MOSFFT的截止時(shí)間比導(dǎo)通時(shí)間長，如果Dmax過大，將會導(dǎo)致橋臂短路的情況。
通過實(shí)驗(yàn)可知,UC3825的2腳輸入和outA.、outB輸出的PWM脈沖信號的占空比是滿足線性關(guān)系的。具休實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4-1所示。我們定義UC3825的2腳輸入為v2,輸出的PM信號占空比為D。從表41中的數(shù)據(jù)可以看出,端口2的數(shù)值范鬧為:0.945V~-2.132v，而 PWM脈沖信號的占空比在0%~-40%之間變化，與上述的結(jié)論是吻合的。
