引言

　　ucc3895是unitrode公司生產(chǎn)的一款用于移相全橋開(kāi)關(guān)電源pwm-zvs控制的新型控制器件，它是uc3875(79)的改進(jìn)型。盡管ucc3895性能優(yōu)越，具有限流、過(guò)流保護(hù)、電源欠壓保護(hù)、基準(zhǔn)欠壓保護(hù)、軟啟動(dòng)/軟停止等功能,但是，在某些情況下其功能尚不夠完善，仍不能滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需要，本文對(duì)ucc3895的保護(hù)功能進(jìn)行了詳盡的分析，并針對(duì)其在兩種情況下的不足對(duì)ucc3895控制器的應(yīng)用進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。

　　csc為限流比較器，occ為過(guò)流比較器，disc為禁止比較器，uvloc、refc分別為電源欠壓滯回比較器和參考電壓比較器。外部引腳cs端、ss端分別接電流傳感器輸出和軟啟動(dòng)電容。通過(guò)巧妙緊湊的設(shè)計(jì)，ucc3895使得保護(hù)功能和軟啟動(dòng)功能融為一體，具有限流、過(guò)流保護(hù)、電源欠壓保護(hù)、基準(zhǔn)欠壓保護(hù)、軟啟動(dòng)/軟停止等功能。

　　當(dāng)vcs>2.5v時(shí)，occ輸出高電平，該高電平一方面通過(guò)或門(mén)u2經(jīng)port3迅速使芯片封鎖，從而使主電路停止工作，另一方面使rs觸發(fā)器u1置1，從而使芯片維持封鎖狀態(tài)，以避免系統(tǒng)出現(xiàn)封鎖-短路-封鎖-短路的振蕩狀態(tài)而損壞。由于芯片封鎖、主電路停止工作，短路現(xiàn)象被終止，因此，母線電流及其檢測(cè)信號(hào)迅速下降到零。rs觸發(fā)器u1置1后，其輸出使軟啟動(dòng)電容的1倍參考充電電流關(guān)斷，而使10倍參考放電電流開(kāi)通，因此，vss線性下降。當(dāng)vss下降到低于0.5v后，通過(guò)disc、u3使芯片封鎖/解鎖邏輯信號(hào)a置1，a置1一方面使rs觸發(fā)器u1復(fù)位，電容由放電轉(zhuǎn)為充電，vss上升，另一方面使芯片仍然維持封鎖狀態(tài)。當(dāng)vss上升到高于0.5v后，芯片封鎖狀態(tài)被解除，系統(tǒng)可恢復(fù)正常工作。此后，如果短路故障仍未排除，類(lèi)似的短路-保護(hù)過(guò)程將重復(fù)出現(xiàn)，所不同的是由于短路時(shí)vss很小，故封鎖狀態(tài)維持時(shí)間也很短。用pspice9.1仿真結(jié)果如圖2所示，從圖2中可以看出，短路故障存在的100us內(nèi)，短路-保護(hù)過(guò)程共發(fā)生了4次。

　　當(dāng)電源電壓vdd低于9v或參考電壓vref低于4v時(shí)，比較器uvloc或refc輸出低電平，一方面通過(guò)與非門(mén)u3，或門(mén)u2給出封鎖信號(hào)。使主電路立即停止工作，另一方面，通過(guò)與非門(mén)u4使內(nèi)部mos管m1開(kāi)通，vss迅速降到接近零，vss的低電平又通過(guò)u3使a維持為高電平，以避免在電源電壓在10v附近或參考電壓在4v附近頻繁波動(dòng)時(shí)出現(xiàn)主電路頻繁開(kāi)啟關(guān)閉而造成的不穩(wěn)定和可能損壞的情況。如果電源電壓一直低于11v，或vref一直低于4v，則a處將一直維持低電平，芯片始終被封鎖，主電路將一直停止工作。若在某時(shí)刻電源電壓升高到11v以上或vref升高到4v以上時(shí)， m1被關(guān)斷，軟啟動(dòng)電容又開(kāi)始由內(nèi)部1倍參考電流源充電，系統(tǒng)又開(kāi)始重新慢啟動(dòng)和軟啟動(dòng)(ucc3895數(shù)據(jù)手冊(cè)稱(chēng)這種能自恢復(fù)軟啟動(dòng)的停止為“軟停止”)。

　　對(duì)于電源系統(tǒng)偶然出現(xiàn)的瞬間短路故障(持續(xù)時(shí)間不大于軟啟動(dòng)電容的放電時(shí)間)，ucc3895能很好地進(jìn)行保護(hù)，并重新軟啟動(dòng)，因此，控制器具有自恢復(fù)功能。但是，若主電路存在不能自消除的長(zhǎng)時(shí)間過(guò)流或短路故障時(shí)，系統(tǒng)將處于頻繁的短路-保護(hù)-短路-保護(hù)狀態(tài)，容易導(dǎo)致電源系統(tǒng)損壞。針對(duì)這種情況，對(duì)ucc3895的保護(hù)功能改進(jìn)如圖4所示。

　　其工作原理是，系統(tǒng)上電之初，d觸發(fā)器u3通過(guò)r3、c1、g4、g5構(gòu)成的復(fù)位電路被清零，d2截止，系統(tǒng)正常工作。計(jì)數(shù)器u2對(duì)ucc3895時(shí)鐘信號(hào)sync進(jìn)行十二分頻，以十二倍的時(shí)鐘周期對(duì)四進(jìn)制計(jì)數(shù)器u1清零。當(dāng)電流傳感器輸出電壓大于2.5v時(shí)，比較器comp1輸出正脈沖，計(jì)數(shù)器u1計(jì)數(shù)。若在任一個(gè)清零周期內(nèi)，電源過(guò)流次數(shù)小于3次，則u1的進(jìn)位信號(hào)c和u3輸出q始終保持低電平，本部分電路仍不起作用。若在一個(gè)清零周期內(nèi)，電源過(guò)流次數(shù)達(dá)到3次，則u1的進(jìn)位信號(hào)c輸出高電平， c的上升沿將導(dǎo)致u3輸出q被置1，且始終保持下去，從而ucc3895cs端始終為高電平，系統(tǒng)被掛起以等待檢修，這樣就避免了系統(tǒng)因頻繁重復(fù)短路保護(hù)而損壞．

　　作為特例，若在前一清零周期內(nèi)，系統(tǒng)已過(guò)流或短路兩次，則在下一清零周期內(nèi)，如短路繼續(xù)存在，則其次數(shù)若再達(dá)到三次系統(tǒng)即被掛起，在這種情況下，系統(tǒng)連續(xù)過(guò)流的次數(shù)最多也只有五次。通過(guò)檢修若確認(rèn)短路或過(guò)流故障已被排除，按一下sw1，u3被復(fù)位，系統(tǒng)又將重新軟啟動(dòng)投入工作。電路中，計(jì)數(shù)器u1和u2所采用的進(jìn)制可根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。

　　系統(tǒng)軟關(guān)閉功能的實(shí)現(xiàn)

　　在某些應(yīng)用場(chǎng)合下，需要開(kāi)關(guān)電源較頻繁地停機(jī)和重啟，若頻繁地對(duì)直流母線或交流母線進(jìn)行拉閘和合閘，不僅操作不便，而且對(duì)開(kāi)關(guān)電源及其負(fù)載造成頻繁沖擊，影響電源系統(tǒng)、機(jī)械開(kāi)關(guān)的使用壽命，另外還會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染。利用ucc3895控制器的ss/disb功能可方便地解決這一問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟關(guān)閉，即延緩整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)斷過(guò)程。

　　需要停機(jī)時(shí)，將s撥到+5v電源上，軟啟動(dòng)電容css上的電荷將通過(guò)三極管t放電，vss/disb將逐漸減小。由于在ucc3895內(nèi)部，加到pwm比較器同相端的電壓是誤差放大器輸出和ss/disb上電壓兩者中的較小者，故當(dāng)vss/disb減小到小于veaout時(shí)，占空比將由vss/disb來(lái)控制，故占空比將逐步減小至零