Высокоскоростной ШИМ контроллер
UC1825, UC2825, UC3825
ОСОБЕННОСТИ
- Совместимость с режимом работа с обратной связью по напряжению или току
- Функционирование на частоте до 1МГц
- 50ns Задержка прохождения сигнала на выход
- Сильноточные полумостовые выходы (1.5A в импульсе)
- Широкополосный Усилитель ошибки
- Полностью запертая логика с Подавлением двойных импульсов
- Ограничение тока в каждом периоде с максимальным контролем
- Защита от пониженного напряжения с гистерезисом
- Низкий пусковой ток (1.1mA)
ОПИСАНИЕ
UC3825 семейство интегральных схем ШИМ - управления оптимизированных для высокочастотных импульсных источников питания. Особое внимание было уделено минимизации задержек распространения через компараторы и логические схемы, максимизируя пропускную способность и скорость нарастания выходного напряжения усилителя ошибки. Этот контроллер предназначен для использования в системах с обратной связью по напряжению или току с возможностью для прямой подачи входного напряжения.
Схема защиты включает в себя компаратор ограничения тока с порогом 1V, ТТЛ совместимый вход выключения, а также вход плавного пуска, который ограничивает максимальную длительность выходного импульса. Логика полностью предотвращает одновременное включение выходных драйверов и обеспечивает запрет появления множества импульсов на одном выходе. Устройство блокировки схемы при понижении напряжения питания с гистерезисом 800mV обеспечивает низкий пусковой ток. В состоянии блокировки от пониженного напряжения, выходы находятся в высокоимпедансом состоянии.
Полумостовые выходные каскады спроектированы для работы на большую емкостную нагрузку, например, затворы силовых МОП-транзисторов, и коммутируют как втекающий так и вытекающий ток. Состояние "Включено" выполнено в виде высокого уровня.
БЛОК-СХЕМА
| АБСОЛЮТНЫЕ ПРЕДЕЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ (Примечание 1) | |
| Напряжение питания (Выводы 13, 15) | 30V |
| Ток нагрузки, выходной или входной (Выводы 11, 14) | |
| DC | 0.5A |
| импульс(0.5s) | 2.0A |
| Аналоговые входы | |
| (Выводы 1, 2, 7) | -0.3V до 7V |
| (Выводы 8, 9) | -0.3V до 6V |
| Генератор Выходной ток (Вывод 4) | -5mA |
| Усилитель Ошибки Выходной ток (Вывод 3) | 5mA |
| Маккий старт ток стока (Вывод 8) | 20mA |
| Генератор зарядный ток (Вывод 5) | -5mA |
| Рассеиваемая мощность | 1W |
| Диапазон температур хранения | -65°C to + 150°C |
| Температура Припоя (Пайка, 10 секунд) | 300°C |
Примечание 1 Все напряжения измерены относительно GND (Выводы 10); все токи положительные входные, отрицательные выходные; номера выводов даны для корпуса DIL-16.
СХЕМА ВЫВОДОВ
DIL-16 (Вид сверху) Корпус J или N
| Инверт. вход операционного усилителя | 1 |  |
16 | Выход источника опорного напряжения |
| Неинв. вход операционного усилителя | 2 | 15 | Вывод питания | |
| Выход ОУ, инверт. вход ШИМ-компаратора | 3 | 14 | Выход драйвера B | |
| Вход/выход синхронизации | 4 | 13 | Питание драйверов A и B | |
| Вывод времязадающего резистора | 5 | 12 | Земля драйверов A и B | |
| Вывод времязадающего конденсатора | 6 | 11 | Выход драйвера A | |
| Неинв. вход ШИМ-компаратора | 7 | 10 | Общий вывод | |
| Вывод плавного запуска | 8 | 9 | Вывод ограничения тока или останова |
SOIC-16 (Вид сверху) Корпус DW
PLCC-20 & LCC-20 (Вид сверху) Корпус Q&L
| ОПИСАНИЕ ВЫВОДОВ | |
| ФУНКЦИЯ | ВЫВОД |
| N/C | 1 |
| INV | 2 |
| NI | 3 |
| E/A Out | 4 |
| Clock | 5 |
| N/C | 6 |
| RT | 7 |
| CT | 8 |
| Ramp | 9 |
| Soft Start | 10 |
| N/C | 11 |
| ILIM/SD | 12 |
| Gnd | 13 |
| Out A | 14 |
| Pwr Gnd | 15 |
| N/C | 16 |
| VC | 17 |
| Out B | 18 |
| VCC | 19 |
| VREF 5.1V | 20 |
ТАБЛИЦА ТЕПЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ
| Корпус | ΘJA | ΘJC |
| DIL-16J | 80…120 | 28(2) |
| DIL-16N | 90(1) | 45 |
| PLCC-20 | 43…75(1) | 34 |
| LCC-20 | 70…80 | 20(2) |
| SOIC-16 | 50…120(1) | 35 |
-
Приведенные данные ΘJA(кристалл - температура окружающей среды)для устройств, установленных на 32см2 печатной платы FR4 с 35мкм меди, где отмечено. Когда указан диапазон сопротивлений, меньшее значение для 32см2 алюминиевой платы. Тест PWB был 1.6мм толщиной обычно применяемыми ширинами дорожек 0,635мм для силовых корпусов и ширинами дорожек 1,3мм для не силовых корпусов с контактной площадкой 2.54×2.54мм для зонда в конце каждой дорожки.
-
Значения представленных данных ΘJC были взяты из MIL-STD-1835B. MIL-STD-1835B состояния термические базовые значения представляют собой наихудший случай (среднее значение +2s) для микросхемой устройства в кремниевом кристалле 1.5×1.5мм и применимо для устройств с размером кристалла до 9мм2. Для устройства с размером кристалла более 9мм2 использовать следующие значения; двухрядный, 11°C/Вт; в планарном корпусе, 10°C/Вт; массив сетки выводов, 10°C/Вт.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ:
Если не указано иное, эти спецификации применимы для, RT = 3.65KΩ, CT = 1nF, VCC= 15V, -55°C<TA<125°C для UC1825, –40°C<TA<85°C для UC2825, и 0°C<TA<70°C для UC3825, TA=TO.
| ПАРАМЕТРЫ | УСЛОВИЯ ИЗМЕРЕНИЯ | UC1825 UC2825 | UC3825 | Ед. измер. |
|||||
| MIN | TOP | MAX | MIN | TOP | MAX | ||||
| Reference Section | Источник опорного напряжения |
||||||||
| Output Voltage | Выходное напряжение | TO= 25°C, IO= 1mA | 5.05 | 5.10 | 5.15 | 5.00 | 5.10 | 5.20 | V |
| Line Regulation | Отклонение от напряжения питания | 10V < VCC < 30V | 2 | 20 | 2 | 20 | mV | ||
| Load Regulation | Отклонение от нагрузки | 1mA < IO < 10mA | 5 | 20 | 5 | 20 | mV | ||
| Temperature Stability | Температурная стабильность * | TMIN <TA <TMAX | 0.2 | 0.4 | 0.2 | 0.4 | mV/°C | ||
| Total Output Variation | Суммарное отклонение * | Питание, нагрузка, температура | 5.00 | 5.20 | 4.95 | 5.25 | V | ||
| Output Noise Voltage | Выходной уровень шума * | 10Hz < f <10kHz | 50 | 50 | μV | ||||
| Long Term Stability | Температурный дрейф * | TJ = 125°C, 1000hrs. | 5 | 25 | 5 | 25 | mV | ||
| Short Circuit Current | Ток короткого замыкания | VREF = 0V | -15 | -50 | -100 | -15 | -50 | -100 | mA |
| Oscillator Section | Схема генератора | ||||||||
| Initial Accuracy | Исходная точность * | TJ = 2°C | 360 | 400 | 440 | 360 | 400 | 440 | kHz |
| Voltage Stability | Стабильность по питанию * | 10V <VCC <30V | 0.2 | 2 | 0.2 | 2 | % | ||
| Temperature Stability | Термостабильность * | TMIN <T A <TMAX | 5 | 5 | % | ||||
| Total Variation | Суммарное отклонение * | Line, Temperature | 340 | 460 | 340 | 460 | kHz | ||
| Oscillator Section | Схема генератора (прод.) | ||||||||
| Clock Out High | Выход генератора Высокий | 3.9 | 4.5 | 3.9 | 4.5 | V | |||
| Clock Out Low | Выход генератора Низкий | 2.3 | 2.9 | 2.3 | 2.9 | V | |||
| Ramp Peak | Входное пороговое напряжение высокого уровня * |
2.6 | 2.8 | 3.0 | 2.6 | 2.8 | 3.0 | V | |
| Ramp Valley | Входное пороговое напряжение низкого уровня * |
0.7 | 1.0 | 1.25 | 0.7 | 1.0 | 1.25 | V | |
| Ramp Valley to Peak | Размах напряжения * |
1.6 | 1.8 | 2.0 | 1.6 | 1.8 | 2.0 | V | |
| Error Amplifier Section | Схема усилителя ошибки | ||||||||
| Input Offset Voltage | Напряжение смещения нуля | 10 | 15 | mV | |||||
| Input Bias Current | Средний входной ток | 0.6 | 3 | 0.6 | 3 | μA | |||
| Input Offset Current | Разность входных токов | 0.1 | 1 | 0.1 | 1 | μA | |||
| Open Loop Gain | Коэффициент усиления напряжения | 1V <VO <4V | 60 | 95 | 60 | 95 | dB | ||
| CMRR | Коэффициент ослабления синфазных входных напряжений | 1.5V <VCM <5.5V | 75 | 95 | 75 | 95 | dB | ||
| PSRR | Коэффициент нестабильности от изменения напряжения питания | 10V <VCC <30V | 85 | 110 | 85 | 110 | dB | ||
| Output Sink Current | Выходной ток низкого уровня | VPIN 3 = 1V | 1 | 2.5 | 1 | 2.5 | mA | ||
| Output Source Current | Выходной ток высокого уровня | VPIN 3 = 4V | -0.5 | -1.3 | -0.5 | -1.3 | mA | ||
| Output High Voltage | Выходное напряжение высокого уровня | IPIN 3 = -0.5mA | 4.0 | 4.7 | 5.0 | 4.0 | 4.7 | 5.0 | V |
| Output Low Voltage | Выходное напряжение низкого уровня | IPIN 3 = 1mA | 0 | 0.5 | 1.0 | 0 | 0.5 | 1.0 | V |
| Unity Gain Bandwidth | Частота единичного усиления * |
3 | 5.5 | 3 | 5.5 | MHz | |||
| Slew Rate | Скорость нарастания вых. напряжения * |
6 | 12 | 6 | 12 | V/μs | |||
| PWM Comparator Section | Схема ШИМ компаратора | ||||||||
| Pin 7 Bias Current | Вывод 7 Входной ток низкого уровня | VPIN 7 = 0V | -1 | -5 | -1 | -5 | μA | ||
| Duty Cycle Range | Отношение максимальной длительности выходного импульса к полупериоду | 0 | 80 | 0 | 85 | % | |||
| Pin 3 Zero DC Threshold | Вывод 3 Входное пороговое напряжение | VPIN 7 = 0V | 1.1 | 1.25 | 1.1 | 1.25 | V | ||
| Delay to Output | Задержка выключения * |
50 | 80 | 50 | 80 | ns | |||
| Soft - Start Section | Схема мягкого старта | ||||||||
| Charge Current | Зарядный ток | VPIN 8 = 0.5V | 3 | 9 | 20 | 3 | 9 | 20 | μA |
| Discharge Current | Разрядный ток | VPIN 8 = 1V | 1 | 1 | mA | ||||
| Current Limit/Shutdown Section | Токоограничение/отключение | ||||||||
| Pin 9 Bias Current | Вывод 9 Входной ток | 0 <VPIN 9 <4V | 15 | 10 | μA | ||||
| Current Limit Threshold | Входное пороговое напряжение компаратора ограничения тока | 0.9 | 1.0 | 1.1 | 0.9 | 1.0 | 1.1 | V | |
| Shutdown Threshold | Входное пороговое напряжение компаратора выключения | 1.25 | 1.40 | 1.55 | 1.25 | 1.40 | 1.55 | V | |
| Delay to Output | Задержка выключения | 50 | 80 | 50 | 80 | ns | |||
| Output Section | Выходные драйверы | ||||||||
| Output Low Level | Выход Низкий уровень | IOUT = 20mA | 0.25 | 0.40 | 0.25 | 0.40 | V | ||
| IOUT = 200mA | 1.2 | 2.2 | 1.2 | 2.2 | V | ||||
| Output High Level | Выход Высокий уровень | IOUT = -20mA | 13.0 | 13.5 | 13.0 | 13.5 | V | ||
| IOUT = -200mA | 12.0 | 13.0 | 12.0 | 13.0 | V | ||||
| Collector Leakage | Утечка Коллектора | VC = 30V | 100 | 500 | 10 | 500 | μA | ||
| Rise/Fall Time | Время нарастания/спада * | CL = 1nF | 30 | 60 | 30 | 60 | ns | ||
| Under-Voltage Lockout Section | Схема блокировки при пониженном напряжении | ||||||||
| Start Threshold | Порог запуска | 8.8 | 9.2 | 9.6 | 8.8 | 9.2 | 9.6 | V | |
| UVLO Hysteresis | Гистерезис | 0.4 | 0.8 | 1.2 | 0.4 | 0.8 | 1.2 | V | |
| Supply Current Section | Схема источника тока | ||||||||
| Start Up Current | Пусковой ток | VCC = 8V | 1.1 | 2.5 | 1.1 | 2.5 | mA | ||
| ICC | Ток потребления | VPIN 1, VPIN 7, VPIN 9 = 0V; VPIN 2 = 1V | 22 | 33 | 22 | 33 | mA | ||
* Эти параметры не протестированы на 100 % но гарантируется конструкцией
Рекомендации к макетированию Печатных плат
UC1825 UC2825 UC3825
Высокоскоростные схемы требуют пристального внимания к компоновке и размещения компонентов. Для обеспечения надлежащего функционирования UC1825 соблюдать следующие правила:
- Используйте полигоны заземления.
- Необходимо демпфировать или срезать выбросы энергии паразитной индуктивной на затворах МОП - транзисторов(MOSFETs). Для этого следует установит резистор последовательно затвору или зашунтировать выходной контакт диодом Шоттки на 1A. Не допускайте выходы контактов в кольцо под землей.
- Зашунтируйте VCC, VC, и VREF используя 0.1μF монолитный керамический конденсатор с низкой эквивалентной последовательной индуктивностью. Допустима общая длина проводника 1cm между блокируемым выводом и полигоном земли.
- Установите времязадающий конденсатор, CT, также как блокировочные конденсаторы.
Схема Усилителя Ошибки
Применение ШИМ (PWM)
Схема генератора
Синхронная работа
Применение в прямоходовом оффлайн-преобразователе
в режиме управления по напряжению
Постоянное вольт-секундное ограничение напряжения
Для предотвращения насыщения трансформатора преобразователя может быть использован узел, вычисляющий вольт-секундное произведение и закрывающий мощные транзисторы, когда оно достигает опасного уровня.
Схема, показанная здесь будет обеспечивать постоянное ограничение вольт-секундного произведения поверх изменения входными напряжениями. пороговое значение 1 В, в когда достигнут желаемый максимальный вольт-секундный порог. Компоненты генератора пилы, RT и CR выбираются так, чтобы линия фронта на выводе 9 пересекал порог 1V когда достигается требуемое максимальное вольт-секундное произведение.
Задержка через функциональный блок, должен быть таким, чтобы конденсатор мог полностью разрядиться в течение минимального мертвого времени.
Выходной каскад
Макет для лабораторных испытаний
Этот макет можно использовать для проверки многих функций UC1825 и измерения их характеристик. Как в любых широкополосных цепиях, должны быть соблюдены тщательные требования заземления и помехоподавления. Необходимо обеспечить заземление.
Пример конструкции: преобразователь 50W, 48V в 5V DC-DC на частоте 1.5MHz
Перевод с английского, исходный документ в формате pdf:
При размещение переврда на сторонних сайтах обязательна ссылка на данную страницу
