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1、绿色模式准谐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： u 极低待机功耗150mW，符合欧洲新的绿色能源标准。u 准谐振式工作，降低EMI，降低开关损耗。u 极低起动电流最大仅25A。u 可调过压保护，包括输入线路过压及输出电压过压。u 芯片内部过热保护，降温到某一水平后重新起动。u 过流保护，逐个周期式限流及打呃式保护。u 强输出驱动能力，有0.75A输出，1A漏入能力。u 软起动可调节。u UCC28600主要用于LCD-TV，MONI
2、TOR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
3、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
4、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，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MOS
5、FET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），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
6、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、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
7、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（QR）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（13
8、0KHz）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
9、）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
10、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，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
11、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
12、级折返到初级的电压。应对最大负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：u 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。u 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
13、制点。u 电流限制。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。u 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。u 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。 实际设计中的注意点u 非正常电流检测值
14、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u 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
15、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
