基于UCC2808 的推挽式升压型开关电源设计

基于UCC2808 的推挽式升压型开关电源设计

 

　　本文介绍了一款隔离式、升压型DC/DC开关电源。主拓扑使用推挽电路，以低功率电流模式PWM控制器UCC2808为控制核心。经过实验测试表明，该电源具有极高的电压调整率和负载调整率，高效率、低纹波，以及良好的电路保护功能。

 

　　推挽变换器是最早也是应用最广泛的拓扑之一。在低压输入时，电路中两个对称的功率开关管每次只导通一个，相对于其他电路，导通损耗更小[1]。本文基于UCC2808电流模式控制芯片，采用推挽变换器拓扑，设计了一款DC/DC升压型开关电源。电源的直流输入电压范围18V～32V，直流输出电压为200V，输出电流为75mA。该电源具有极高的电压调整率和负载调整率、高效率、低纹波，以及良好的电路保护功能。

 

　　控制芯片介绍

　　UCC2808是由德州仪器推出的电流型脉宽调制芯片，是一个BiCMOS系列推挽式、高速、低功率、脉冲宽度调制器。芯片仅需很少的几个外围元件，即可实现DC/DC固定频率、电流模式开关电源所需的所有控制和驱动电路。内部结构框图如图1所示。

 

　　UCC2808为8脚SO-8封装，1脚COMP为误差放大器的输出端、PWM比较器的输入端，芯片内部设有全周期软启动，当1脚电压达到最大值时启动软启动加以限制；2脚FB为误差放大器反相输入端；3脚为PWM比较器、峰值电流比较器和过流比较器的输入端，通过该端子可改善模块电源的动态特性；4脚为振荡器的编程端。振动频率取决于定时电阻R和定时电容C，振动频率的近似值可通过式计算。

 

　　式中：fo为振动频率；R为定时电阻，取值范围在10kΩ～200kΩ之间，R值不要小于10kΩ，以免引起系统的不稳定；C为定时电容，取值范围在100pF～1000pF之间。

　　6脚和7脚为交替的高电流输出端，可直接驱动MOSFET功率管，两个输出间的死区时间通常为60ns～200ns，取决于定时电容和定时电阻，从而限制每个输出的占空比小于50%；8脚为芯片的电源输入端。

 

　　控制电路主要由UCC2808及其外围电路构成，如图2所示。电阻R14、电容C7和芯片4脚组成振荡电路，设定电阻、电容值，使振荡器的振荡频率约为300kHz，推挽驱动工作频率为150kHz；电阻R21、R23、电容C8和芯片3脚组成初级峰值电流采样网络，经由电流内环实施逐个电流脉冲检测；R13、V8和芯片4脚、3脚构成峰值电流控制模式下的斜率补偿网络；推挽驱动输出端接一个驱动电阻和下拉电阻直接驱动MOSFET场效应管，下拉电阻是防止功率管的静态击穿；R6、R7、C5、V5和芯片2脚组成电源控制网络，利用芯片2脚高电位关断输出的功能设置电源ON/OFF使能端。

 

　　UCC2808构成的推挽变换器有两个反馈环，一个由接受输出电压采样信号的误差放大器构成的电压外环，一个由接受初级峰值电流采样信号的PWM比较器构成的电流内环。本方案采用光电耦合器TL181和可编程精密基准源TL431构成误差放大器，利用光耦对UCC2808的1脚控制，使主控电路的输出脉冲宽度敏感于输出电压的改变，从而实现输出电压的精确调。