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移相型 P
WM 控 制 器 U C 8 5
C 3 9
●新 特 器 件 应 用
—3
4一
移 相 型 P M 控 制 器 UC 3 9
W
C 85
徐 婷 ,李 宏
( 安 石 油大 学, 西 西安 7 0 6 )
西
陕
10 5
摘 要 : 细介 绍 了移相 型 P
详
WM 控 制 器 U C 8 5的特 性 、
C 39
引脚 功 ½ 、
主要 参数 、
工½ 原 理 以及 典 型
应 用 电路 等 。
关
键
词:
移相 ; P
WM 控 制 器;U C 8 5
C 39
中图分类号: N 6
T 8
文献标识码 :
B
文章编号 : 0 — 9 7 0 71—0 3 0
1 6 6 7( 0) 0 4- 4
0
2
2
P ½½ ½½ ½
½ ½ - ½  ̄ ½ PW M ½ ½ ½ ½½ UCC3 9
½½½½
½
85
XU ½ ,LIH½ ½
T½ ½
½
( ’½S ½ ½U ½ ½½, ’½ 10 5 C
½½ ½½ ½ ½½½ X½½ 70 6 ,
½
½
½ ½
A½ ½ ½ ½ T ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ P M ½ ½ ½ ½ UC 8 5 ½ ½
½½ ½ : ½ ½ ½ ½½ ½½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ - ½ ½ ½ W
½ ½
½ ½
½
½ ½ ½ ½ C3 9 ½
½ ½
½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ . ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½½ ½ ½ ½½ ½½ ½
½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ ½A½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½½ .
½
½
½ ½
K½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ P M ½ ½½½ ½ UC 8 5
½ ½½ ½ : ½ ½ - ½ ½ ½ ; W
½
½ ½½½ ;
½
C3 9
1 引言
U C 8 5是 美 ½德 州 仪 器 公 司 生 产 的移 相 型
C 39
P
WM控 制器 ( 称 为移相 谐振 全 桥½ 开关 控制 器 )
也
,
器 反 相输 入端 。
E O T(
A U 引脚 2 :
) 误差 放 大器输 出端 。 控制 器
在
内部 分别 与 P
WM 比较 器 和空 ½½ 比较 器 的 非反 相 输
入 端 相 连 . 箝 ½ 于½ 启 动 电压 。½该 端 电压 ½ 于
并
5 0½V时 。控制 器 的输 出级 将 被空 ½½ 比较器 关 断 。
0
主 要用 于 定频 脉 ½调 制 ,
同时 配合 零 电压 开 关 工 ½
以实现在 高频 时 的局 部½ 开关 性 ½ 。 C 8 5的特
UC 3 9
性 : 出导 通 延 迟 时 间可 编程 ;
输
自适 应 延 迟 时 间 设
½ 功 ½ ; 向振 荡 器 同 步功 ½ ;
双
电压 模 式 控 制 或 电
½该 端 电压 升至 6 0½V时 。 出级重 新导 通 。
0
输
R
AMP 引 脚 3 :WM 比较 器 的非 反 相输 入端 。
(
)P
在 电压模 式 或平 均 电流模 式 下 , 端接 C (
该
T 引脚 7
)
上 的锯 ½ 波 信 号 ;而 在 峰 值 电流 模 式 下 接 电流 信
号。A
R MP内接 放 电晶½ 管 。 晶½管 可 在振 荡器死
该
区时 间 内触 发 。
流模式 控 制 ;
½启 动/
½关 机 和控 制器 片选 功 ½编 程
可控 , 引脚控 制 ;
单
占空 比控 制 范 围 0 10 内½
%½ 0 %;
7MH½ 差放 大器 : 高工 ½频 率 达 到 1MH ;
误
最
½ 工½
电流 ½ ,0 H½ 的 工½ 电流仅 为 5½A:欠 压 锁
5 0½ 下
定状态 下 的 电流仅 为 1 0 A。
5
R F 引脚 4 : 密 5V基 准 电压 输 出端 。控 制
E (
)精
器 的基 准 电源 一 方 面为 控 制器 内部 的 电路 供 电 .
另
2 引脚 功 ½ 描 述
U C 8 5移 相 型 P
C 39
WM 控
制 器 采 用 S I (W) 2 、
OC D
一 0
E P
A
E N
A
EP
A
=
宝
0 Z
S DI B
E O T
S/ S
A U
OT
UA
OT
UB
P N
G D
V D
D
R M
A P
R F
E
G D
N
S/IB
S DS
OT
UA
OT
UB
PN
GD
VD
D
OT
UC
O TD
U
C
S
A S
D
盏
S / IB
SDS
O TA
U
O TB
U
P D
GN
V D
D
RF
E
GD
N
S N
YC
C
T
R
T
P I()2 、S O (W)2
DPN一 0T S PP 一 0和
P C ()2
L CQ一 0四种 封装 。 引脚
其
排 列如 图 1 示 。
所
以图 1½所 示 的 N和 J
()
型封装 为例 。
介绍 引脚 功 ½ 。
E
AN( 脚 1 : 差 放 大
引
)误
SN
YC
C
T
R
T
D L B
E A
OT
UC
OT
UD
C
S
A S
D
O T
UC
∞
《
∞
½--
,
½- ∞
-,
∞
½-
-,
U 0 U F-
-
,
½3
.
½
½-
-,
DLD
EC
0
() ½ ½
½ P 和D 封装
( N 封装
½ 和J
)
图 1 U 38
U C 9 5的 引脚 排 列
( Q 封装
½ 和L
)
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一
4一
4
《
½外 电 子元器 ½)07年 第 1
½20
2期 2 0
0 7年 1
2月
而 言 , U D的相 ½也 发生 移动 。
O T
VD 引脚 1 ) 偏½ 电源 V
D(
5:
加输 入端 。 端需接
该
一
方 面还 ½ 向外 接负 ½½提 供 5½ 的偏 ½ 电流 。该
A
基 准 电源仅 在欠 压 锁存 状 态 下关 断 , 在其 他 失 效
而
状 态 下 仍 继 续 工 ½ 。实 际 应 用 中 ,该 端 应 外 接½
½ E R、 E L的旁路 电容 , 容值不 ½½ 于 1½ 。
S ½ S
其
F
½
P N 引脚 1 ) 功 率地 。
G D(
6:
该端 是 大 电流输 出级
的接地 端 。
E R和½ E L的旁 路 电容 , 容值 至少 为 01I 。
S
S
其
.½
F
G D(
N 引脚 5 : 号地 。
)信
S N 引脚 6 : 荡 器 同步 信 号输 出端 。该端
Y C(
)振
S / S 引脚 1 ) ½启 动/ 止端 。
SDIB(
9:
禁
通过 该 端实
现 ½启 动 和控制 器快 速禁 止 。½发 生下 面 的 4种情
况 之 一 时 , 制 器 将 被 快 速 关 断 : 端 的 电 压½ 于
控
该
05V; E
.
R F上 的 电压 跌 ½ 到 4V 以下 ; D
V D上 的电
是双 向的。½ 为输 出时 , 端输 出时钟 信 号 ; 为输
该
½
入 时 , 端 输 入 外 部 同步 信 号 .
该
实现 多个 控 制 器 同
步 工 ½ 。该 引 脚 还 可 对 C
引 脚 上 的 定 时 电 容 和
R MP引脚 上 的滤波 电容 进行 放 电 。同步 电路输 入
A
电压 的下 限 阈值为 1 上 限 阈 值为 21V。为 了
. V,
9
.
减 小 同步 脉冲½ 度 ,
应在 S N
Y C和 G D引脚 之 间接
N
人 一 只 39Q 的 电阻 。
.
压½ 于欠 压 锁存 下 限 阈值 ; 生 过 零故 障 。 ½故 障
发
排 除或 禁 止 状态 结 束 时 ,如 果 V D上 的 电压 超过
D
启 动 阈值 ,而 该 端 的 电压 在 ½ 关 断 过 程 中跌 ½ 到
O5V 以 下 ,器 件 则 将 进 入 ½ 启 动 模 式 。此 时 ,S
.
S/
D S 的灌 人 电流 等 于 。½ 启 动 时 间 取 决 于 S /
IB
S
DS
IB引脚上 的½启 动 电容 。另外 , 了限制 该 端上
为
的最 大 电压 ,还需 在 ½启 动 电容 上并 联 一 只 电阻 。
C(
引脚 7 : 荡 器定 时 电容 C 接 人 端 。定 时
)振
T
电容 的充 电电 流 由控制 器 控制 . 定 时 电容 上 的 锯
该
½波 峰值 电压 为 23
.5V。
R(
½ 引脚 8 : 荡 器定 时 电阻 接 人 端 。定 时
)振
注 意 , 论 是 在 ½ 启 动 、 关 断 , 是 在 禁 止 状 态
无
½
还
下 , 端 的 电压½ 将 被 有 源箝 ½ 。 值 与 E O T引
该
其
A U
脚 的 电压相 等 。
E P 引脚 2 )误 差放 大器 的非 反 相输入 端 。
A (
0:
电容 的充 电电流为 固定值 , 大小 由
其
决定。
D L B ( 脚 9/E C (
EA
引
) L D 引脚 1 )
D
0 :输 出端
O T — U D延 迟控 制 信号输 入端 。延 迟 时 间应加
U AO T
在 同一桥 臂 中一 个 开 关管 关 断后 . 一 个 开 关管 开
另
通 之前 , 而实 现谐振 。延迟 时 间的估算 公式 为 :
从
3 主 要 参 数 及 内部 结构
31 额 定参数
.
½½[ 5 1
 ̄ =(  ̄ 0
2
田L
)
/
+ 5½
2 ½
()
1
D L
E AB和 D L D提 供 最 大值 为 1½ 的灌 电
EC
A
如 表 1所 示 ,可 以看 出 U C 8 5的工 ½ 电流
C 39
½ 。 驱 动 电流小 。这 说 明 U C 8 5内部 采用 先进
且
C 39
的 B DM
C OS技术 , 其 功耗 小 ,
½
工½ 频率 高 , 合 电
符
力 电子装 ½ 高效率 、 可靠 的要 求 。
高
表 1 UC 9
C_ 5的额定 参数
38
流 。实 际应 用 中 , 保证 D L B和 D L D引脚 的
应
EA
EC
杂散 电容小 于 1 F
0½ 。
A S  ̄ 脚 1 )延迟 时间设½端 。 A S引脚直
D ( I 1:
J
½ D
接与 C
S引脚相连 时 , 出延 迟死 区时 间为零 :
输
½接地
时 , 出延迟 时间最 大。C
输
S引脚上 的电压 为 2
. V时
0
参
数
额定值
1
7
3
0
½0
0
1
5
单½
V
½
A
½
A
½
A
的延迟 时间是 C 电 压为 0V时 的 4倍 。输 出端
½
O T — U½ 延迟控制信 号输入端 上的 电压 :
U AO
½ -½7 ½ V ½V ½½05V
 ̄- .5 ( ½  ̄ ) .
[
-
+
()
2
A S引脚 上 的 电压 限制在 0V 25V范 围 内 ,
D
½ .
并且 不½超过 C
S引 脚 上 的 电压 。另 外 ,输 出 端
偏 ½电压(D <1 A)
ID 0½
偏½ 电流
输 出电流
基 准 电流
存储温度范 围
结 温
½ 5—10
6
5
½ 5—10
5
5
℃
℃
O T U½ 延 迟控 制信 号输 入端 上 的 电压 的最 小
UAO
值应箝 ½ 于 05V。
.
O T ,U BO T / U D (引 脚 1 、7 1 、
U A0 T /U CO T
8 1 、 4
32 内部 结构
.
U C 8 5采 用 B D S技 术 的移 相全 桥 P
C 39
C MO
WM
控制 器 .将 定频 P
WM 技术 与 零 电压 开 关 技术 相结
1 )驱 动输 出端 。 四个输 出端 是 由互补 MO
3:
这
S驱 动
电路 构成 , 供 10½ 的驱动 电流 , 驱动 F T驱
提
0 A
可
E
动 电路 。 U A和 O T
O T
U B是完全 互 补 的 , 占空 比接
其
近 5% ,
0 可驱 动半 桥 电路 ; U C和 O T
O T
U D类似 。对
于 O T 而言 . U C的相½ 发 生 移 动 : 于 O T
UA
O T
对
UB
合 ,大 大提 高 了变 频 器 在 高频 下 的½ 换 频 率 。
U C 8 5内部集 成 有 精 密基 准 电源 、高 频 振荡 器 、
C 39
½ 启 动 电路 、 流保 护 电路 、 流检 测 电路 、 ½½ 比
过
电
空
较 器 、 压 锁定 电路 、 动 输 出 电路 、 准 电压 监测
欠
驱
基
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移相型 P
WM 控 制 器 UC 3 9
C 85
振荡器旦
½I
I
上
½
I
一
—5
4一
1
5
一
7 一
I
一
.
.
1
8
1
^L½—
0 I
9
P ̄ 器
WL
M较
一
【
=
_
=
=
½
一
½旃
鏖
『
1
L_
J
1
7
1
4
½
I
I。
。
½
误差补偿器
叫
—1/
L 卜
½
I
* L
-/
½ 。
/
X
L广 -
。1
J
— ½½
½
T
上
乜
—
L J
—芷½
I
½
½
1
LJ
—
一
时
●
=
½
、
½ J
I
1
0
1
3
1
6
.
I
½
1
1
● I
卜
过流比较器
—
½ ½
一
一 一
½1
_
.
½
½
½
½ \卜
-
½
时 器
一
½
I
’ 一
上
忙
』
厂
½ I’
竺
:
=
4
,
图 2 U C 8 5内 部 结 构 框 图
C 39
电
诗 詈 由 赂
蕉 I特 本 I
½
.
- 垦 ½ 厂½
P铸 晏
½
½
½
扫∈由 己 ^ 壬 — T 1
½ D ½TT,
½T个½ Ⅱ
T
;
爪
拓
器、
D触 发器 等 , 内部 结构 框 图如 图 2所 示 。工 ½
其
原理 不再 赘述 。
’
扑 C和 D。全 桥变 换器 通 过变 压器输 出。输入 电压
( ½) 用 变压器 ½ 为传 感器 , 检测 信号 分别 经 引
U½ 利
将
脚 C 、引脚 A S和 引脚 R MP分别 输 至 电流检 测
S
D
A
及 过 电流 比较 器 、 自适 应 延 时设 定放 大器 和 P
WM
4 应 用 电路
41 典型应 用 电路
.
比较器 。输 出电压 ( ½ ½经 电 阻分压 器采 样 、 L 3
U ½)
T 41
U C 8 5控制 器 主 要 应用 于 全 桥变 换 器 电路 .
C 39
如 图 3所 示 。输 出端 O T O T
U A、 U B通 过 变压 器 驱动
和 光 电耦 合 器 ( I等 馈 送 至 S /IB( 脚 1 )从
Q)
SDS 引
9。
而实 现反 馈控 制 功 ½ 。
图 3 U C 8 5典 型 应 用 电路
C 39
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-
4一
6
《
½外 电子元器 ̄)0 7
2 0 年第 1 期 20
2
07年 1
2月
V
CC
H
O
V
B
V
S
VC
C
CM
O
L
O
10
1
C1
5
R1
1
H
O
V
B
C1
8
R
T N
』
D C
6
B C哪 一
E E C D8
队
R
D
8
S
A A S
一
C ½
P R
R
T
。 T _
E
A G 。
SR
B T YR ½
D
E
½
CO½
I
厂—
V
S
C1
4
½N
I
VC
C
CM
O
LO
习
V I
D
5
R1
2
图4
UC 3 9
C 8 5的 DC D 变 换 器 控 制 电 路
/C
42 CC 8 5在 DC DC变 换器 中 的应 用
.
U 3 9
/
采用 U C 8 5的 D /
C 39
CDC变换 器 控制 电路 如 图
4所示 。
变换 器 主 电路 前级 采用 全桥 逆变 、
变压器 隔
值 电流 模 式 , 具有 自动 对 称抗 偏 磁 、 入 电压 波
它
输
动 的前 馈 自动调 节 、
内在 限流 、
闭环 补偿 设 计 简 单 、
负 ½½ 响 应 速 度 快 、 易 整 机 均 流并 联 等优 点 , 应
容
多
离 、后级 全波 整 流 ,其 输 入 电压 范 围为 20V 3 0
8 ½ 2
V, 出 电压 为 2 , 出频 率为 5 H , 出功率 为
输
4V 输
0½ ½
输
10W 。在 控制 电路 中 , C 3 9
0
叭 ½
U C 8 5½ 为 主控 制器 ,
由
D N
N S
用 于较 高指标 要求 的开 关 电源 中 。根 据技 术指标 要
求 ,以 U C 8 5为核 心 设 计 的 开 关 电 源控 制 器 由
C 39
U C 8 5 时钟 与锯 ½ 波½成 电路 、
C 39、
电压 和 电流 采样
两片 I21
R 10组成 驱 动器 件 , 别 驱 动 V S 、 F 2
分
F 1V S 、
V 3 VF 4 实 现 移 相输 出 信 号 , 而 为 D / C 电
、 S,
从
CD
源控 制 实 现超 前 桥 臂 和滞 后 桥 臂 的 零 电压 开 关 提
电路 、
斜坡 补偿 、 节器 、 离 驱 动及 保 护 电路等 部
调
隔
分组 成 。
供 可靠 保证 。
43 大功 率 P
.
WM- 1 开 关 电源 中的应 用
½
5 结 束 语
移相型 P
WM 控制 器 U C 8 5
C 3 9 ,在 保 留基 本 功
½ 的前 提下 改 进 设 计 , 小 功 耗 , 一 步 提 高 变 换
减
进
采 用 U C 8 5针 对 大 功 率 P
C 39
WM— V
Z S开关 电
源 设计 的 电源控 制 器如 图 5所 示 。输 入 三 相整 流 ,
输 出 电压 为 5 0V; F 1VF 2 V S 、 F 4为 A
0 V S 、 S 、 F 3V S
器 的效 率及 可靠 性 ,
功½ 完善 , ½优越 。
性
参 考 文献 :
82 B L
0 4 2 L型 功率 MO
S管 ;
T为高 频主 变压 器 , 为
『1 宏.
1李
电力 电子 设备 用 器件 与集成 电路 应 用指 南
其 漏感 ; ½ 阻断 电容 ; D1V 2L C组成 副边 全
½为
V 、 D 、、
波 整流 滤波 电路 ; 负½½ 电 阻 , 出功 率 为 4½ ,
R为
输
W
主 电 路开 关工 ½频 率 为 10½ ½
0 H 。控 制 结 构采 用 峰
+
U
½
(
第二 册 , 制 用集成 电路) .
控
【 北京 : 械 工业 出
M】
机
版 社 .0 1
20.
『1 ½ ½ ½ ½½ ½ ½ UC 3 9 CMOSA½ ½ ½ ½
2 ½ ½I ½ ½½ ½. ’C 8 5 B½
T
½
½½ ½
P ½½S ½ W M C ½½½ ½ ½½ ½ ½ 【 BO 1
½ ½ ½½ P ½½ ½ ½ ½½ D / L.
½
½½ D S
½ ½ : / ½ ½ ½ ½ ½.½ ½ / ½ ½½ ½½ ½ ½ ½ 8 5
½ / ½ ½ . ½ ½ ½ / ½ ½ / /½ ½ / ½ 3 9 .
½ ½
.
½½
½
½ ½ 0 7
½ ,2 0 .
【】
3 ½希 才 ,
邹炳 强. 用 电子 电路 应 用 4 0例【 .
通
0
M】
北
京:
电子 工业 出版杜 ,0 5
20.
『1 强 , 波 ,
4孙
方
张微 娜.
移相 全桥 P
WM 开 关电 源控
制设 计与 仿 真研 究[.
J 西安 理 工大 学 学报 ,0 6
½
20 .
½ 者简 介 : 婷 , ,
徐
女 西安石 油大 学 电子 工程 学 院硕
士 研 究生 。 究方 向电 力电子 变流技 术 。
研
收稿 日期 :0 7 ½ — 4
2 0一 6 2
咨 询编 号 :7 2 4
½ 11
图 5 C 39
U C 85的移 相 全桥 P
WM 开 关 电 源 主 电路 及 控 制 结 构
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