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1、绿绿色模式准色模式准谐谐振反激控制振反激控制新一代节能的 AC/DC 电源控制系统必须采用绿色模式的准谐振式工作，减少 EMI，提高效率，降低待机损耗。T1 公司的 UCC28600 以另一种特色技朮解决上述要求，UCC28600 主要特点如下： 极低待机功耗150mW，符合欧洲新的绿色能源标准。 准谐振式工作，降低 EMI，降低开关损耗。 极低起动电流最大仅 25A。 可调过压保护，包括输入线路过压及输出电压过压。 芯片内部过热保护，降温到某一水平后重新起动。 过流保护，逐个周期式限流及打呃式保护。 强输出驱动能力，有 0.75A 输出，1A 漏入能力。 软起动可调节。 UCC28600 主
2、要用于 LCD-TV，MONITOR 及机顶盒电源，各种 AC/DC适配器，充电器，输出功率可到 200W。工作描述UCC28600 系一款新技朮设计的省能源，高水平保护，低成本的 AC/DC 解决方案。结合频率折返，猝发模式工作，降频工作等使电源在空载，轻载时达到最低功耗，由 UCC28600 及 UCC28051 组成的 AC/DC 简图如图 1。图 1 UCC28600 和 UCC28051 组成的 AC/DC 适配器电源电路UCC28600 的内部方框电路如图 2。图 2 UCC28600 的内部等效方框电路UCC28600 共计 8 个 PIN，各 PIN 功能如下：1PIN SS
3、软起动，接一电容到 GND，内部电流源为其充电，改变电容即改变充电时间，改变软起动时间。故障时，此电容即放电，经由内部一支小 MOSFET放电，降下 SS 端电压，也即降下内部 FB 端电压，做到峰值电流限制。2PIN FB 反馈输入或控制输入，从光耦直接送到 PWM 比较器，用于控制功率 MOSFET 的峰值电流，内部有一支 20K 电阻从此端接到 5V 基准，所以光耦之光电三极管可直接接入。此端电压控制着 IC 的三个工作模式，准谐振（QR）模式，频率折返（FFM）模式及猝发模式（Borst Mode）。3PIN CS 电流检测输入端，调节功率限制，可调制过流保护，CS 端电压输入从电流检
4、测电阻接入，再用两端之间的电阻值大小调节功率限制。4PIN GMD 公共端，从 Vcc 到 GND 用 0.1F 的旁路电容旁路。5PIN OUT 输出驱动端，源出 0.75A，漏入 1A，输出电平为 Vcc 到 GND。6PIN VDD IC 供电端，能量从辅助绕组供应，为防止起动过程中的打呃工作，还要一支较大的储能电容作旁路。7PIN OVP 过压保护端，检测输入线路的 OVP，负载的 OVP 经 QR 开启给出，用初级偏置绕组同时进行上述三种功能。8PIN STATUS 有源高电平开路漏极信号，作待机模式用，并用它去禁止PFC 的 Vcc 供应。UCC28600 是一个多种模式的控制器，
5、如图 3，图 4 所示，工作模式取决于线路及负载条件，在各种工作模式下，UCC28600 终止输出为高电平信号系基于开关电流，于是 UCC28600 总是工作在电流模式控制，所以功率 MOSFET 的电流总是要限制的。在正常工作模式下，FB 端命令 UCC28600 的工作模式在电压阈值上，如图2 所示。软起动及故障时除外，软起动模式由硬开关控制变换器工作在 40KHz，在 VFB 低于 Vss，UVLO 起作用时，软起动模式被锁住，软起动状态恢复直到UVLO 关断之后。在正常工作负载时（从 100%30%负载），UCC28600 控制变换器在准谐振下工作（QRM）或断续电流下工作（DCM），
6、此时 DCM 工作将频率箝制在130KHz。在 10%30%负载时，变换器工作在频率折反模式下（FFM），此时，峰值开关电流恒定，输出电压稳压由频率调制解决，有效地工作在 FFM，结果用恒定的伏秒积常数给反激变换器变压器的每个周期，FFM 下的调整率用改变开关频率的方法实现，范围为 130KHz40KHz。在最轻载时（10%）变换器进入猝发工作模式，频率为 40KHz，猝发模式的平均频率与 FFM 的 40KHz 时相同，因为猝发模式下用同样的伏秒积控制技朮，保持在待机工作的临界状态中间，这由变换器的设计参数决定。见下面图 2。图 2 UCC28600FB 端的控制模式细节方框功能图见图 5、
7、图 6、图 7、图 8。在所有工作模式下，控制器都是电流型控制，此即 UCC28600 监视 FB 端电压作出的决定，以相应地改变工作模式。图 3 UCC28600 的控制流程 图 4 UCC28600 在不同模式的工作频率图 5 振荡器电路细节 图 6 箝制模式电路细节准谐振及 DCM 出现在 VFB 反馈电压在 2.04.0 时，相应地 CS 端电压在0.4V0.8V，逐个周期的功率限制利用一个固定的 0.8V CS 限制电压，过流关断阈值在图 8 中给出，在 QR 中功率限制特色示于图 7。给 CS 的偏移电压还正比于线路电压，功率限制特色用 RPL 调节。准谐振/DCM 控制准谐振（Q
8、R）及 DCM 工作出现在反馈电压 VFB在 2.0V4.0V 之间。在运转时，CS 峰值电压系在 0.4V0.8V。在此控制模式，OUT 的上升沿总是出现去磁谐振振铃的谷底处，谷底开关是 QR 工作的必须部分，谐振谷底开关是用来使系统箝制在最高频率的。换句话说，在 DCM 中频率变化为使开关出现在第一个谐振谷底，即 7.7s（130KHz）处，注意 CS 端有一内部电流源 1/2 I LINE，它是逐个周期式功率限制功能的控制要素之一。图 7 UCC28600 的 QR 检测电路细节图 8 UCC28600 的故障逻辑电路细节频率折返式控制频率折返模式是用故障逻辑执行的，如图 8。模式箝制电
9、路见图 6。在最小工作频率时，内部振荡器的锯齿波有 4V 峰值，0.1V 谷底。当 FB 端电压在2.0V1.4V 之间时，FB-CL 信号命令振荡器成压控振荡器（VCO），并能箝制振荡器电压，此外箝制振荡器限制 VCO 工作在 40KHz130KHz 之间，FB-CL 电压由调制比较器送回来有效地箝制折回的 CS 电压到 0.4V。猝发模式控制猝发模式控制由故障逻辑进行（见图 8）及绿色模式电路（见图 6）。OSC-CL信号箝制猝发模式工作频率在 40KHz 之下，于是此时 FB 电压在 1.4V0.6V 之间，控制器命令传至负载的能量不得超出。在此运行时，误差高而 VFB低，此时VFB降到
10、 0.6V，输入脉冲终止，直到 VFB升到 0.7V。在此模式控制器工作在滞后控制，OUT 脉冲在 DC 电压达到 0.4V 时终止，功率限制令开关 OFF，然后再重新 ON。此时 VFB电压要达到 1.4V，如图 7。猝发模式减少了平均开关频率，减少了开关损耗，提高了转换效率。故障逻辑先进的逻辑控制，结合故障检测提供了合适的功率供给，这种提供条件终止保护状态，线路过压(OVP)负载过压(OVP)都由此方框执行，它还可防止内部基准低于 4.5V 时去工作，如果故障被检测出来，如过热，线路 OVP，负载 OVP，基准电压低落，则 UCC28600 即关断。参看图 8，图 7，为调整负载的 OVP
11、，选择 Rovp1-Rovp2 分压比到 3.75V 为关断电压，为调节线路 OVP，则选择 Rovp1-Rovp2 合成去驱动 450A 电流，此时 V ovp 为 2.5V。振荡器振荡器如图 5 所示，内部设置触发点及箝制到 130KHz 最高，40KHz 最低，在猝发模式下，又低于 40KHz。状态端子状态端子为开漏极输出，如图 8 所示。状态端子的输出在 VFB降到 0.6V 以下时，进入关断状态。在 VFB端升到 1.4V 以上时重新回到开启状态。这个端子用来控制 PFC 级的供电，如图 9 所示。执行此功能的关键元件包括 Q1、RST1 及RST2，电阻 RST1 及 RST2 的
12、选择使 Q1 饱合，以便给 PFC 控制 IC 供电。而在绿色模式下，状态端子变为高阻抗 RST1 令 Q1 关断，使 PFC 控制 IC 关断，进入省电型。如果必要可用一支 18V 齐纳二极管和电阻（Rcc）接到 Vcc 处。以确保PFC 控制器安全工作。图 9 绿色模式下用状态端子控制 PFC 部分的关断电路工作模式的调节工作模式边界的调节由变压器及四个元件 RPL、Rcs、Rovp1 及 Rovp2 执行。变压器特性影响模式系因其初级磁化电感和输出电压幅度（折返到初级的幅度），受 MOSFET 输出电容及变压器漏感的影响，设计过程要选择磁化电感及三种模式下次级折返到初级的电压。应对最大负
13、载及最高输入电压之下，实际电感在磁化电感和 MOSFET 漏极处测出的电容之间的谐振要计及在内。这是调节工作在QR/DCM 边界的条件，其它由振荡器绿色模式决定。上面四个元件，RPL、Rcs、Rovp1 及 Rovp2 必须调节设置好，它们会互相作用。UCC28600 的设计计算在后面给出，为实现设计目标，仔细地在变压器参数和电阻值之间实现平衡。保护功能及特色UCC28600 具有很多保护特色，这是一款全新的特色设计，细述如下： 过热保护。芯片过热保护点设置在 140，当温度降下 15后重新恢复正常工作。 逐个周期功率限制。在每个周期结束时，CS 端电压超出 0.8V，即达到过功率限制点。 电
14、流限制。当初级电流超过最大电流水平时，即 CS 端为 1.25V 电压时，器件再次关断重试。 过压保护。线路及负载的过压保护由变压器匝比 Rovp1 及 Rovp2 调节，OVP 端有一个 0-V 电压源，能源出电流不能漏入。线路过压保护出现，此时 OVP 箝在 0V，当偏置绕组变为负向，OUT=HI或谐振时，O-V 电压源箝制 OVP 到 0V，从 OVP 端源出电流，它与线路-OVP 比较器和 QR 检测电路成镜像，如果 OVP 电压大于 3.75V 线路-OVP比较器开始关断程序，并被关断。 欠压锁定。此项保护用来应对不适宜的偏置条件，欠压锁定监视 VDD，并防止其在UVLO 阈值下工作
15、。实际设计中的注意点 非正常电流检测值电阻 Rcs，RPL，Rovp1、Rovp2 必须调整设置好，以确保变换器的正常功能，但经常有 Rcs 值不是最理想，因为电流检测电阻太粗糙，很难满足功率限制的允许误差。这要用下面推荐的再大些的 Rcs 值，加上一个“塞文”电阻分压器解决，以此实现所要的理想的 RPL 值，如图 10 所示。RDCS 为理想值，但不标准。Rcs 可能的标准值电阻。图 10 如何调整 RSENSE的电阻值 吸收回路的阻尼。变压器漏感与 MOSFET 的漏源电容的谐振可能导致虚假的负载的 OVP 故障，在尖刺 2S 延迟后的负载 OVP 检测造成误动作，此偏置绕组的检测过冲及振
16、铃是因为其与初级线圈很好地耦合，现在用一个 R2CD 吸收回路来消除这个问题，如图 11 所示。阴反电阻加到 RCD 吸收回路减小振铃，放在漏极的电容及电感之间，此时吸收回路的二极管已经换向关断。图 11 (a) RCD 吸收回路 (b) 波形 (c) R2CD 吸收回路 (d) 波形设计 R2CD 的方法如下：过程与 RCD 类同，然后加入阻尼电阻 RSNUB2。取选择电容给 VSNUB，取 RSNUB1 给 CSNUB 放电。取 Q 值在 1.72.2。对最原始的选择的 VSNUB 用 UCC28600 和 UCC28051（PFC）设计的 120W，19.4V 输出的适配器电路如图 12，图 13。图 12 UCC28051 组成的 PFC 级电路图 13 UCC28600 组成的 QR 等模式的 PWM 的后级电路设计的 PCB 板如图 14图 15。图 14 PCB 板的正面图图 15 PCB 板的背面图
