UCC28950中文版技术文档资料要点.docx

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UCC28950中文版技术文档资料要点

TEXASINSTRUMENTS

UCC28950—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

●150μA启动电流

●VDD欠压锁定

●温度范围-400C—1250C

应用领域

▲相移全桥变换器

▲服务器与电信电源

▲工业电源系统

▲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

﹣0.4－20.0

OUTA,OUTB,OUTC,OUTD,OUTE,OUTF

﹣0.4－VDD﹢0.4

在DELAB,DELCD,DELEF,SS/EN,DCM,TMIN,RT,SYNC,RESUM,EA+,EA－,COMP,CS,ADEL,ADELEF上输入电压

﹣0.4－VREF﹢0.4

在VREF上输出电压

﹣0.4－5.6

ESD额定值，HBM

ESD额定值，CDM

500

连续总功耗

参见损耗额定值界面

实际工作结点温度范围

﹣40－150

工作环境温度范围

﹣40－125

贮存温度，Tstg

﹣65－150

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，VDD

运行接点温度范围

﹣40

125

转换器开关频率设置范围

1000

kHz

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

1000

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

1400

可编程DCM范围，即在CS

上电压的百分比

30%

可编程TMIN范围

100

800

只在特性描述中被证实

电气特征

VDD=12V，TA=TJ=﹣400C－1250C，CVDD=1μF,CREF=1μF,RAB=22.6kΩ,RCD=22.6kΩ,REF=13.3kΩ,RSUM=124kΩ,RMIN=88.7KΩ,连接RT脚和5-V电压供给之间RT=59kΩ，设置FSW=100kHz（FOSC=200kHz）（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

6.75

7.3

7.9

UVLO_FTH

启动后最小工作电压

6.15

6.7

7.2

UVLO_HYST

滞后现象

0.53

0.6

0.75

供给电流

IDD（off）

启动电流

VDD是5.2V

150

270

μA

IDD

工作供给电流

VREF输出电压

VREF

VREF总电压范围

0≤IR≤20mA;VDD=从8V到17V

4.925

5.075

ISCC

短路电流

VREF=0V

﹣53

﹣23

开关频率（内部振荡器频率FOSC的1/2）

FSW（nom）

总范围

100

108

kHz

DMAX

最大占空

95%

97%

同步性

PHSYNC

总范围

在RT和GND之间，RT=59kΩ；输入脉冲200kHz，D=0.5在SYNC

0PH

FYNC

总范围

RT脚和5-V电压供给之间RT=59kΩ,﹣400C≤TJ≤1250C

180

200

220

kHz

TPW

脉冲宽度

2.2

2.5

2.8

μs

TA=250C（特定值）

电气特征（续上）

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范围使参数安全，

0.5

3.6

VIO

补偿电压

﹣7

IBIAS

输入偏置电流

﹣1

μA

EAHIGH

高电平输出电压

（EA﹢）－（EA﹣）=500Mv，IEAOUT=﹣0.5mA

3.9

4.25

EALOW

低电平输出电压

（EA﹢）－（EA﹣）=﹣500Mv，IEAOUT=﹣0.5mA

0.25

0.35

ISOURCE

误差放大器拉电流

﹣8

﹣3.75

﹣0.5

ISINK

误差放大器灌电流

2.7

4.6

5.75

IVOL

开环DC增益

100

GBW

（全增益）频带宽度

MHz

周期电流限制

VCS-LIM

CS脚周期端口

1.94

2.06

TCS

从CS到OUTC和OUTD传送延迟

CS和GND之间脉冲从0到2.5V

100

内部打嗝模式设定

IDS

逐周期电流限制期放电电流

VSS=0V

μA

VHCC

打嗝退出阈值

3.2

3.6

4.2

IHCC

打嗝模式断开时放电电流

1.90

2.55

3.2

μA

软启动/启动

ISS

充电电流

VSS=0V

μA

VSS_STD

关闭/重启/重设/端口

0.25

0.50

0.70

VSS_PU

上拉门限值

3.3

3.7

4.3

VSS_CL

钳位电压

4.2

4.65

4.95

只在特性描述中被证实

电气特征（续上）

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=1.8V

TABSET2

在OUTA和OUTB之间长期时间设置精度

CS=ADEL=ADELEF=0.2V

216

270

325

TCDSET1

在OUTC和OUTD之间短暂延迟时间设置精度

CS=ADEL=ADELEF=1.8V

TCDSET2

在OUTC和OUTD之间长期延迟时间设置精度

CS=ADEL=ADELEF=0.2V

216

270

325

TAFSET1

在下降的OUTA和OUTF之间短暂延迟时间设置精度

CS=ADEL=ADELEF=0.2V

TAFSET2

在下降的OUTA和OUTF之间长期延迟时间设置精度

CS=ADEL=ADELEF=1.8V

190

240

290

TBESET1

在下降的OUTB和OUTE之间短暂延迟时间设置精度

CS=ADEL=ADELEF=0.2V

TBESET2

在下降的OUTB和OUTE之间长期延迟时间设置精度

CS=ADEL=ADELEF=1.8V

190

240

290

△TADBC

在OUTA上升,OUTD下降和OUTB上升OUTC下降之间脉冲匹配

CS=ADEL=ADELEF=1.8V，COMP=2V

﹣50

△TABBA

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=2V

﹣50

△TEEFF

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=2V

﹣60

△TEFFE

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=2V

﹣60

参见表3对时序表和TABSET1，，TABSET2TCDSET1TCDSET2的定义

参见表6对时序表和TAFSET1，，TAFSET2TBESET1TBESET2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）

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

VDCM

DCM阈值，T=250C

VDCM=0.4V，扫描CS确定有OUTE和OUTF脉冲

0.37

0.39

0.41

DCM阈值，T=00C－850C

VDCM=0.4V，扫描CS确定有OUTE和OUTF脉冲

0.364

0.390

0.416

DCM阈值，T=﹣400C－850C

VDCM=0.4V，扫描CS确定有OUTE和OUTF脉冲

0.35

0.39

0.43

IDCM,SRC

DCM源电源

CS﹤DCM端口

μA

TMIN

总范围

RTMIN=88.7kΩ

425

525

625

OUTA,OUTB,OUTC,OUTE,OUTD和OUTF输出

ISINK/SRC

拉电流或灌电流峰值

0.2

上升时间

CLOAD=100pF

下降时间

CLOAD=100pF

RSRC

输出导通电阻

IOUT=20mA

RSINK

输出关断电阻

热量关闭

上升阈值

160

下降阈值

140

滞后现象

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

VREF

5-V,+1.5%,20-mA参考电压输出

EA+

误差放大器正极输入

EA-

误差放大器负极输入

COMP

I/O

误差放大器与PWM比较输入或输出端

SS/EN

软启动程序，器件使能，打嗝模式保护电路输出端

DELAB

在OUTA和OUTB之间死区时间推迟程序

DELCD

在OUTC和OUTD之间死区时间推迟程序

DELEF

在OUTA到OUTF与OUTB到OUTE之间，死时间程序

TMIN

猝发模式里的最小工作周期编程

振荡器频率设置，主从模式设置

RSUM

斜率补偿编程，电压模式或峰值电流模式设置

DCM

DCM极限设置

ADELEF

在初级和次级之间转换的延迟时间编程，TAFSET和TBESET

ADEL

在CS电压范围内初级转换的死区时间编程

周期过压保护的电流感应和合适的延迟功能

SYNC

I/O

从主导装置控制器输出到从动装置控制器输入同步性

OUTF

0.2A灌电流/拉电流同步转换输出

OUTE

0.2A灌电流/拉电流同步转换输出

OUTD

0.2A灌电流/拉电流初级转换输出

OUTC

0.2A灌电流/拉电流初级转换输出

OUTB

0.2A灌电流/拉电流初级转换输出

OUTA

0.2A灌电流/拉电流初级转换输出

VDD

偏压输入

GND

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PWM＞TMIN脉冲

图1.UCC28950时序图

注意：

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SSPIN上电压定义的，而且这个周期不能低于由TMIN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1μF到2μF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3MHz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PINSS/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/EN–0.55V）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/ENPIN和地线之间一个外部电容器CSS定义的，并且内部充电电流有25μA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/ENPIN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82–nF

注意：

如果变换器是以从动装置安装，确信从SSPIN到地线之间安装的是一个825-kΩ电阻器。

轻载能量存储模式

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CSPIN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PWMTMIN脉冲。

TMIN持续时间定义猝发模式转换，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DELABpin,DELAB和GND）连同分压电阻RAHI（连接CSpin和ADELpin）和RA（连接ADELpin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MOSFET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ADELpins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pinADEL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kΩ和CS表示的，在pinCS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=15kΩ，CS=1V,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:

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

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