多模高頻PWM控制器UCC39421/2及其應(yīng)用

時(shí)間：2004-12-04 06:58:00

關(guān)鍵字：多模 UCC PWM控制器 BSP

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[導(dǎo)讀]UCC39421/2是高效多模式高頻PWM控制器。

摘要：UCC39421/2是高效多模式高頻PWM控制器。文章簡(jiǎn)要介紹了UCC39421/2的功能特點(diǎn)，詳細(xì)論述了UCC39421/2的構(gòu)成原理及引腳功能，給出了UCC9421/2控制器的應(yīng)用方法及應(yīng)用電路。

關(guān)鍵詞：多模高頻 PWM控制 DC/DC變換 UCC39421/2

1 UCC39421/2的功能特點(diǎn)

UCC39421/2是一種高效低功率DC/DC轉(zhuǎn)換器。它在很寬的工作電源下具有很高的效率，并可提供編程上電復(fù)位功能，該芯片帶有獨(dú)立的低壓檢測(cè)比較器，同時(shí)具有脈沖調(diào)制、限流和低電流關(guān)斷（5μA）功能，可廣泛應(yīng)用于蜂窩電話、錄呼機(jī)、PDAs以及其它手持設(shè)備中。

UCC39421/2具有以下特點(diǎn)：

*采用高效升壓?jiǎn)味顺跫?jí)電感控制，SEPIC或回掃（反向升壓）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，輸入電壓既可高于也可低于輸出電壓；

*輸入電壓低（最小為1.8V）；

*能驅(qū)動(dòng)外部FETs以獲得較大電流；

*具有高達(dá)2MHz的振蕩頻率；

*可同步操作；

*具有可編程變頻模式，可優(yōu)化功率和效率；

*具有脈沖調(diào)制限流功能；

*功耗極低，睡眠模式下的供電電流為150μA，關(guān)斷模式下的供電電流僅為5μA。

圖1 UCC39421/2結(jié)構(gòu)方框圖

2 構(gòu)成原理及引腳功能

2.1 構(gòu)成原理

UCC39421/2內(nèi)部由電荷泵電路、PWM振蕩器、導(dǎo)通控制電路、PWM電路、限流控制電路、低功率模式控制電路、斜率補(bǔ)償電路、PFM模式控制電路、誤差放大器、電池低電壓比較器、復(fù)位電路、1.24V基準(zhǔn)源電路以及比較器和邏輯電路等構(gòu)成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 封裝及引腳功能

UCC39421/2采用雙列20/16引腳封裝，其引腳排列如圖2所示。各引腳功能如下：

COMP：誤差放大器輸出端。應(yīng)用時(shí)此端與地之間應(yīng)連接一阻容串聯(lián)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)；

CHRG：N溝道MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)輸出。應(yīng)用時(shí)此端可直接與MOSFET柵極相連；

CP：電荷泵輸入端。當(dāng)使用電荷泵時(shí)，CP與泵電容相連；不使用電荷泵電路時(shí)，CP接GND；

FB：誤差放大器反饋信號(hào)輸入端。應(yīng)用時(shí)此端通常連在VOUT與GND之間的電阻分壓器上；

GND：控制器信號(hào)地；

ISENSE：電流檢測(cè)放大器輸入；

LOWBAT：比較器輸入。當(dāng)VDET引腳電壓高于1.25V時(shí)，此端輸出為低電平；

PFM：PFM（脈沖頻率調(diào)制）模式門(mén)限編程引腳。將此腳連到FB或VOUT引腳的電阻分壓器上可設(shè)置PFM的門(mén)限。不用此功能時(shí)，應(yīng)將PFM與GND相連；

PGND：控制器功率地；

RECT：同步整流器輸出。使用時(shí)此腳可與P溝道或N溝道MOSFET的柵極直接相連，亦可通過(guò)一個(gè)廉價(jià)的電阻與MOSFET的柵極相連；

RSEN：同步整流器轉(zhuǎn)換端。在升壓模式，此端通過(guò)一只1kΩ電阻與二只MOSFET管相連，并與電感的一端相連；在回掃和SEPICF時(shí)，此端通過(guò)只1kΩ電阻與同步整流器MOSFET的漏極和耦合電感的付邊繞組連接處相連；

RSADJ：復(fù)位延時(shí)電容連接端。使用時(shí)從此腳到GND應(yīng)連一個(gè)延時(shí)電容（UCC39421無(wú)此引腳）；

RSEL：同步整流使用N溝道或P溝道MOSFET選擇端。當(dāng)RSEL與GND相連（低電平）時(shí)，同步整流器使用N溝道MOSFET；當(dāng)RSEL與VIN相連（高電平）時(shí)，同步整流器用P溝道MOSFET；

RESET：復(fù)位信號(hào)輸出端（UCC39421無(wú)此腳）；

RT：振蕩電阻連接端。應(yīng)用中，此端到GND之間應(yīng)連一電阻，以決定內(nèi)部振蕩器的振蕩頻率。振蕩電阻RT與內(nèi)部振蕩器的振蕩頻率f0之間的關(guān)系為：

f0(MHz)=50/RT(kΩ)

SYNC/SD：同步/關(guān)斷輸入。其作用是使控制器的開(kāi)關(guān)頻率與內(nèi)部時(shí)鐘頻率同步或關(guān)閉控制器。

VPUMP：電荷泵輸出。應(yīng)用時(shí)此腳與地位連接一只1μF電容。

VOUT：控制器輸出引腳；

VIN：電源輸入引腳。應(yīng)用時(shí)此腳與GND之間應(yīng)連一只0.1μF的去耦電容；

VDET：低電池電壓檢測(cè)輸入端（UCC39421無(wú)此引腳）。

3 應(yīng)用

3.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與同步整流器

UCC39421/2可用來(lái)構(gòu)成BOOST、Flyback及SEPIC拓?fù)?。此時(shí)，該控制器可在Vin=1.8～8V下工作。應(yīng)用中可根據(jù)輸入電壓和輸出電壓選擇合適的拓?fù)漕愋停?列出了UCC39421/2的VIN、VOUT和拓?fù)渲g的關(guān)系。

表1 輸入輸出電壓與拓?fù)涞年P(guān)系

電池類型	電池?cái)?shù)目	VIN范圍	VOUT（V）	拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
堿性或鎳鎘、鎳氫	2	1.8V～3.0V	3.0<V<8.0	升壓
	3	2.7V～4.5V	2.5<V<3.9	回掃或SEPIC
			4.5<V<8.0	升壓
			V>8.0	非同步升壓
鋰離子	1	2.5V～4.2V	2.5<V<3.6	回掃或SEPIC
			4.2<V<8.0	升壓
			V>8.0	非同步升壓

UCC39421/2既可驅(qū)動(dòng)N海道MOSFET，亦可驅(qū)動(dòng)P溝道MOSFET同步整流器。當(dāng)RSEL引腳與GND相連時(shí)，RECT腳可為N溝道MOSFET提供驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)；而當(dāng)RSEL腳與VIN相連時(shí)，RECT腳則為P溝道MOSFET提供驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)。其拓?fù)漕愋汀OUT與同步整流器的關(guān)系如表2所列。

表2 拓?fù)漕愋?、VOUT與MOSFET的關(guān)系

拓撲	VOUT（V）	同步整流器
升壓	3.0<V<8.0	P溝道MOSFET
	V<4.0	N溝道MOSFET
	V>8.0	非同步升壓
回掃	2.5<VV3.0	N溝道MOSFET
回掃	3.0<V<8.0	N溝道MOSFET
SEPIC	3.0<V<8.0	P溝道MOSFET