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1、UCC3895 芯片是Texas In strume nts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
2、 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。田】也区时间设菱电殂挟线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
3、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 （
4、1）改变脚DELAB和DELCD上的输出电压值 VDEL，叫从而改变输出死区。Fuel =箕=尸人声卜式（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：25xlO-l3/?DELdelay+ 25nsD
5、ELAB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, RT外接振荡定时电阻 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至U 880pF , RT的阻值范围 40kQ120kQ。+120nsOUTA , 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
6、/ 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MOS管的四个驱动信号。OUTPUTA差调节器的输出信号。OUTPUTA、B、C、
7、D为互补输出 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UCC3895 DC / 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
8、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=5s，根据式（3）计算得RTCT=46.8 X 10-6，取 RT=100k Q , 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0V2.5V，选取 RCS=200, RADS=100kk ，如图3所示。据式(1
9、)得到VDEL上的电压范围为 0.5V1.75V，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 50125ns韵J史豪弱轉电瑤冷理罔据光耦参数，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 Q 。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 Q , R9=1.0k Q。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 Q选择驱
10、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 Q ,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。囲4整制电流塘出沌彩图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 12kW 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。