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1、先根据英文Datasheet描述芯片各个引脚的功能。图1 UCC3895内部原理框图一、引脚功能表1 引脚功能描述引脚名称及序号I/O功能描述ADS11I自适应延迟设定,即用于设定最大、最小可调输出延迟死区时间的比例。CS12I用于逐周限流的电流采样输入以及作为过流比较器输入。CT7I外接晶振定时电容以设定开关频率。UCC3895的晶振通过一个可设定的电流给定时电容充电。DELAB9I在互补输出端设定延迟。DELAB可调整OUTA和OUTB之间的死区时间。DELCD10I在互补输出端设定延迟。DELCD可调整OUTC和OUTD之间的死区时间。EAOUT2I/O误差放大器输出。EAP20I误差放
2、大器的同相输入端,为保证芯片正常工作,此引脚需保持3.6V以下。EAN1I误差放大器的反相输入端,为保证芯片正常工作,此引脚需保持3.6V以下。GND5-除输出级外芯片所有电路的接地端。OUTA18O4个输出,能输出100mA电流的互补MOS驱动器。OUTB17OOUTC14OOUTD13OPGND16-输出级接地端。RAMP3IPWM比较器的反相输入端。REF4O输出电压5V1.2%,5mA的参考电压。引脚需对GND接一个0.1uF的低ESR、低ESL的电容。使用的电容总容量不能超过1.0uF。RT8I用于设定开关频率的定时电阻引脚。SS/DISB19I软启动/使能,此引脚包含两个独立的功能
3、。SYNC6I/O晶振同步,引脚是即可作输入也可作输出。VDD15I芯片供电输入引脚。VDD需对GND接一个最小为1.0uF的低ESR、低ESL的电容。二、各部分电路原理1.晶振工作原理图2 晶振原理框图(1)芯片获得供电前,电容CT电压为0V,上电后U1、U2开始工作,其中U2输入端差模电压0,因而其输出端为高电平,即触发器TR1的复位端R为高电平,其输出端Q复位为低电平,因此MOS管Q2截止,Q1导通,此时VREF可通过Q1给定时电容CT充电;(2)定时电容CT上的电压以恒定速率(充电电流恒定为8*IRT)开始上升,当电容上升至2.5V时,U1输出端电平由低电平翻转为高电平,即触发器TR1
4、的置位端S为高电平,其输出端Q置位为高电平。此时,Q1截止,Q2、Q3导通,CT的电压迅速被拉低至0.2V以下,使U2输出端由低电平翻转为高电平,重复上述步骤(1)的动作。通过步骤(1)、(2),晶振能输出稳定的方波,维持芯片开关频率的正常。其流程图及时序图见图3、图4图3 晶振工作流程图图4 晶振时序图2.驱动输出的产生原理TR2、TR3、TR4是具有异步置位、复位端的维持阻塞D触发器,其真值表如下所示: 表2 D触发器真值表RSCPDQn+1功能10XX0复位01XX1置位11XXX不允许0000置00011置1000XQn保持芯片正常工作时有:(1)U5、U6、U7的输出都是高电平,所以
5、A4输出低电平。(2)过流保护比较器U4输出低电平。(3)供电正常,基准正常,在SS脚电压没有上升到0.5V前,U5输出低电平,A4输出高电平,触发器TR5被清零,即Q端输出低电平,端输出高电平。随着SS脚电压上升,U5输出高电平,A4输出低电平,TR5状态保持。即芯片正常工作后,TR5保护前一时刻的输出状态始终为Q端输出低电平,端输出高电平。(4)综合(1)(2)(3),或门O1的输出端在正常工作时输出低电平,所以,根据表2,可知TR2的Q端输出低电平,端输出高电平。(5)另外,U3、U9在正常工作时输出都是高电平,因此用1表示。综上所述,可以将正常工作时参与驱动产生的原理框图简化成下图所示
6、:图5 正常工作原理框图简化图 为方便理解,忽略DELAY A、B、C、D的延迟功能。图5中,输出驱动OUTA、OUTB的产生仅与TR1 有关,而OUTC、OUTD的产生则要复杂许多:首先,误差放大器EAOUT与RAMP比较,产生PWM信号输入至与非门A1 的B端;然后,A1输入端的三个信号进行与的比较,产生的输出送至与门A2的B端,A2的B端与TR3的Q端进行与操作,在TR4 S产生置位信号;再之,A3的B端(TR3 )与A1的输出进行与操作,在TR4 R产生复位信号;最后,根据不同时刻的RS,确定OUTC、OUTD信号。在没有正常工作前,TR1 S是高电平,根据TR2接法及表2,可知TR2
7、 Q是高电平,TR2 为低电平,TR3 Q 高电平,TR3 及TR3 D为低电平。根据此状态,当TR2 S为低电平(即芯片开始有输出)时,其驱动信号产生时序如下图6所示:图6 输出时序图(不包含延迟)3.驱动延迟功能的实现原理根据图7,可以推导出DELAB/DELCD的电压值: (1)延迟时间由DELAB/DELCD所接的电阻RDEL及上式(1)的VDEL决定,公式如下: (2)由式(2)可知,电阻RDEL确定,延迟时间由带载情况决定。带载越大,VCS越大,那么VDEL就越大,而延迟时间tDELAY就越小,反之tDELAY越大。根据图5的原理框图可知,与门A9的B、C端存在延迟时,其输出的上升
8、沿是在C端的上升沿开始,下降沿则是在B端的下降沿结束。OUTB则是输出的上升沿是在B端的上升沿开始,下降沿则是在C端的下降沿结束。OUTC、OUTD的死区调整过程与OUTA、OUTB类似。因此,增加死区调整的OUTA、OUTB如下图8所示:图7 自适应延迟时间的设定原理框图图8 死区调整时序图4.PWM调制原理当电源输出带载增大或减小时,会带导致U2的输出电压上升或下降,此时,芯片占空比会增大或减小,这样就起到了PWM调制的作用。5.异常保护原理 保护电路框图见图9.(1)SS引脚拉低保护当SS脚电压被拉低至0.5V以下,U2的输出将被关闭,导致U9输出低电平,进而导致A6A9输出被迅速关闭,此功能即为SS的Disable功能;同时,SS脚低0.5V时,会使A4输出高电平,进而或门O1输出高电平,TR2 为低电平,这样A6A9输出也会被关闭。(2)供电欠压及参考电压异常保护当供电欠压(9V)或参考电压欠压(4V),那么U7或U6将输出低电平,拉低SS引脚快速关机的同时,A4输出高电平,O1输出高电平,TR2 为低电平,A6A9输出会被关闭。(3)过流保护 当CS脚检测到电压大于2.5V(即过流)时,U4输出高电平,O1输出高电平,TR2 为低电平,A6A9输出会被关闭。图9 芯片保护电路