摘要：介绍了Unitrode公司的有源箝位PWM控制器UCC3580的原理及应用，详细说明了该控制器的内部组成、引脚定义及工作原理，给出了一个有源箝位单端正激变换电路，并通过该电路对UCC3580的应用进行了说明。

关键词：UCC3580； 有源箝位； PWM

分类号：TN787+．2 文献标识码：B 文章编号：1006-6977(2003)01-0039-02

1 概述

由于有源箝位技术可使单端变换器开关管的电压应力降低，并允许开关占空比大于50％，同时可使变压器的工作磁通范围增大，从而有效地减小开关损耗。因此，这种技术在DC／DC变换器中得到了广泛的应用。Unitrode公司的PWM UCC3580是为多种有源箝位或同步整流开关变换电路拓扑而设计的。它包含定频控制的所有必要功能及高性能的脉宽调制，可提供一个辅助开关驱动输出以及可调的死区时间，以便与主开关驱动输出形成互补。同时它还提供了多种保护功能并且对变压器伏秒积以及占空比进，行了限制。

2 工作原理及引脚功能

图1是UCC3580的内部结构框图，它由振荡器、误差放大器、输出逻辑电路、保护逻辑电路和软启动电路等组成。

3 应用电路

图2所示是一个利用UCC3580-4设计的有源箝位单端正激变换电路。电路中的振荡输入、电压前馈及伏-秒积限制分别由引脚OSCl、OSC2、CLK、RAMP来完成。将OSCl和OSC2 通过R1、R2与CT相连，可设置工作频率和占空比，CT交替地通过R1来充电，并通过R2放电，充、放电电压在1-3.5V之间变化。充电时间TCH为R1CT，放电时间tds为1.25R2CT。

在CT放电期间，CLK为高电平，由于它清除了OUTl输出，从而限制了占空比，而充电时间TCH实际上就是MOS管的导通时间。

输入电压Vin通过R4和CR产生的斜波电压接到RAMP后，输入到内部PWM比较器以作为比较电压，从而引入了Vin的前馈作用。在OUTl为高电平期间，CR被充电，当RAMP超过3.3V时，OUTl被清零，从而限制了初级绕阻的伏-秒积，防止了变压器的饱和。其伏-秒积值为3.3R4CR，如不需要前馈和伏-秒积限制，可将R4接至REF而不是Vin。

通过OUTl、OUT2、DELAY和SS引脚可实现输出控制逻辑和软启动功能。图3是其输出信号时序图。通常在CLK下降沿，辅助开关驱动OUT2变为无效，而在经DELAYl延时后，主开关驱动OUTl有效。当OUTl无效后，延时DELAY2、OUT2变为有效。UCC3580-3、-4与UCC3580-1、-2的OUT2是反相的，因而可用于不同的电路。

两个延时DELAYl和DELAY2可根据DELAY引脚的对地电阻R3来决定，其中DELAYl的值等于1.1pF电容与R3电阻值乘积。而DELAY2则由芯片内部设定的比值DELAYl／DELAY2来决定。

系统启动是靠SS引脚上的对地电容Css来实现的。在启动条件STARTUP满足后，芯片内部一个10μA的电流开始对Css充电，以使误差比较器输出EAOUT随SS引脚电压缓慢上升，从而使OUTl的占空比缓慢增加以实现软启动。

主开关驱动信号OUT1受脉宽调制(PWM)控制，而辅助驱动信号OUT2则在OUT1无效期间开通。在两个死区时间DELAYl和DELAY2里，OUT1和OUT2都无效。另外，如 果启动条件不满足(STARTUP)或PWM输出零占空比，OUTl和OUT2也都为无效。而在故障状态时，OUT1无效，OUT2为占空比，其无效时间等于两个死区时间之和(DELAYl+DELAY2)。

UCC3580的启动及保护可由VDD、REF、LINE、SHTDWN引脚来完成。

UCC3580的启动应同时满足四个条件，即VDD、RFE、LINE、SHTEWN同时开启有效。分述如下：

VDD开启有效电平对于UCC3580-2和UCC3580-4为15V， 而对于UCC3580-1和 UCC3580-3则为9V，其关断有效电平是8.5V，即UCC3580-X开启后，如使VDD低于关断有效电平，则可使其关机。

REF是5V的精密参考输出电压。VDD有效后，REF变为有效(5V)。

将输入电压VIN经分压后接到LINE引脚可用来监视输入电压是否正常。其开启有效电平为5V，关断有效电平为4.5V。通过LINE可在输入电压太低时自动关闭输出(OUTl)以免系统过电流工作。

SHTDWM引脚可用于故障保护，其门限电压为0.5V，SHTDWM脚电压小于0.5V为正常(有效)，大于0.5V时，则为故障。另外，也可用STHDWM监视主开关管电流，一旦其电流超过允许值，电路将便立即停止输出。

误差放大器同相输入端在内部接2.5V，EAIN为其反相输入端，EAOUT为输出端，它在内部接PWM比较器的反相输入端。EAIN与EAOUT之间接补偿网络。

信号地GND引脚是UCC3580中所有信号的参考点。PGND与GND在电路中应当用一点连接的方法连在一起。

在图2所示电路中，OUTl以PWM方式驱动主开关Q1，OUT2则通过脉冲变压器驱动辅助管Q2。同时通过R5和R6的分压将VIN引人LINE以监视输入电压，R4和CR用于引入电压前馈，SHTDWM用来监视主开关管Q1的电流，输出电压则经过TL431和光耦反馈至EAIN。

参考文献:

[1]. UCC3580-4 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/UCC3580-4_213475.html.
[2]. UCC3580-3 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/UCC3580-3_213474.html.
[3]. UCC3580-1 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/UCC3580-1_213472.html.
[4]. UCC3580-2 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/UCC3580-2_213473.html.
[5]. TL431 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/TL431_651177.html.

[6]．Single Ended Active Clap／Reset PWM．UNTRODE公司产品手册．1999年