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特点
100-微安典型起动电源电流
500-微安典型工作电源电流
工作频率为1兆赫
内部软启动
内部故障软启动
电流感应信号的内部前缘消隐
1-A图腾柱输出
电流感应到栅极驱动输出的典型响应为70 ns
1.5%公差参考电压
与UCC3802设备、UC3842相同的插脚
设备和UC3842A设备系列
说明
UCC3813-x设备系列的高速、低功耗集成电路包含离线和直流toDC固定频率电流模式开关电源所需的所有控制和驱动组件，部件数量最少。
这些设备具有与UC384x设备系列相同的管脚配置，还提供了内部全周期软启动和内部前沿消隐电流检测输入的附加功能。
UCC3813-2器件和UCC3813-4器件的较高的紫外辐射迟滞使这些器件成为2个应用程序
用于离线电源。
开关电源（SMPS）
UCC1313-X设备系列提供多种封装选项，温度范围选择，最大占空比的选择，以及临界电压水平的选择。具有较低参考电压的设备（如UCC3813-3和UCC3813-5）最适合用于电池供电系统，而较高的参考电压和
DC-DC转换器
电源模块
工业PSU
电池供电PSU UCC2813-x设备系列规定在-40°C至85°C的温度范围内运行，UCC3813-x设备系列规定在0°C至70°C的温度范围内运行。
概述
UCCx813-x系列高速、低功耗集成电路包含离线和DC-DC固定频率电流模式开关模式电源所需的所有控制和驱动功能，具有最小的外部部件数量。UCCx813-x系列是UCCx80x系列的一个成本降低版本，某些参数限制有所放宽。有关详细信息，请参见EUCC3813和3800pwmfamilies之间的差异。
这些设备具有与UCx84x和UCx84xA系列相同的管脚配置，还提供了内部全周期软启动和内部前沿消隐电流检测输入的附加功能。UCCx813-x设备与UCx84x和UCx84xA系列插脚兼容，但它们与插件不兼容。通常，UCCx813-x需要更少的外部组件，并且消耗更少的工作电流。
功能框图
特征描述
UCCx813-x系列具有许多优点，使电源设计工程师能够满足其具有挑战性的要求。
功能包括：
双CMOS工艺
低启动电源电流：通常为100微安
低工作电源电流：通常为500微安
与UC3842和UC3842A系列兼容的引脚
5-V操作（UCCx813-[3,5]）
电流感应信号前缘消隐
用于启动和故障恢复的片上软启动
内部全周期重启延迟
1.5%参考电压
高达1兆赫的振荡器
紫外线照射期间的低自偏压输出
电流感应到输出的70 ns响应
很少需要外部组件
提供表面安装和PDIP包
详细引脚说明
补偿
COMP是误差放大器的输出和PWM比较器的输入。与早期设备不同，UCCx813-x设备系列中的误差放大器是真正的低输出阻抗2-MHz运算放大器。因此，COMP终端既有源电流也有汇电流。然而，误差放大器内部电流有限，所以零占空比可以通过外部强制COMP接地来控制。
UCCx813-x设备系列的特点是在通电和故障恢复后内置全周期软启动，无需外部组件。软启动是作为一个上升钳位的COMP电压，从0伏增加到5伏在4毫秒。
碳钢
CS是电流感应比较器的输入。UCCx813-x电流传感器与其前代产品有显著不同。UCCx813-x设备系列有两种不同的电流感应比较器：PWM比较器和过电流比较器。过电流比较器仅用于故障检测，超过过电流阈值会导致软启动循环。早期的UC3842系列电流检测输入仅连接到PWM比较器。
UCCx813-x设备系列包含数字电流检测滤波器，该滤波器在紧接输出引脚上升沿的100 ns间隔内断开CS端子与电流检测比较器的连接。这种数字滤波，也称为前沿消隐，防止了由于前沿噪声而导致的误触发，这意味着在大多数应用中，CS不需要模拟滤波（外部R-C滤波器）。与外部RC滤波器技术相比，前沿消隐技术提供了更小的有效CS-to-OUT延迟。然而，输出信号的最小非零开启时间由前缘消隐时间和CS-toOUT传播延迟确定。在UCCx813-x系列中，电流检测放大器的增益通常为1.65 V/V，而在UC3842系列中，增益通常为3 V/V。将CS直接连接到MOSFET源电流检测电阻器。
功能块
FB是误差放大器的反向输入。为了获得最佳的稳定性，尽可能短的FB引线长度和尽可能小的FB杂散电容。在2mhz下，误差放大器的增益带宽是早期UC3842系列器件的两倍，反馈设计技术相同。
接地
GND是本部分所有功能的信号参考接地和电源接地。TI建议分离信号返回路径和大电流栅极驱动器路径，以便信号不受开关电流的影响。
输出
输出是一个大电流功率驱动器的输出，该驱动器能够驱动峰值电流超过±750毫安（高达±1安）的功率MOSFET的栅极。当VCC低于UVLO阈值时，OUT处于低位。此特性消除了与MOSFET栅极驱动相关联的栅极到源极放气电阻器的需要。
大电流功率驱动器由CMOS场效应管输出器件组成，它可以一路切换到GND，一路切换到VCC。输出提供非常平滑的上升和下降波形，为过冲和过冲提供非常低的阻抗，这意味着在许多情况下，外部肖特基钳位二极管可能不需要对输出。最后，UCCx813-x不需要外部栅极电压钳位，因为片内齐纳二极管会自动将输出钳位到VCC。
钢筋混凝土
RC是振荡器定时引脚。对于固定频率操作，通过将电阻器从REF连接到RC来设置定时电容器充电电流。通过将定时电容器从RC连接到GND来设置频率。为了获得最佳性能，请将正时电容器引线保持在尽可能短和直接的接地端。如果可能，请为正时电容器和所有其他功能使用单独的接地记录道。
参考电压
在UCCx813-[0,1,2,4]器件上也可以找到UC3842系列的传统5-V带隙基准电压。然而，UCCx813-[3,5]器件的参考电压是4v。这一变化是必要的，以便于在输入电源电压低于5v的情况下操作。许多参考电压规格与UC3842器件相似，尽管测试条件已经改变，表明低电流PWM应用。与双极性器件类似，BiCMOS器件在UVLO期间内部将参考电压拉低，这可以用作逻辑状态指示。
UCCx813-[3,5]上的4-V参考电压来自电源电压（VVCC），需要大约0.5 V的净空来维持调节。每当VVCC低于约4.5 V时，基准电压也落在其正常工作范围之外。在这段行程中，VVCC和VREF之间的关系
误差放大器的非垂直输入与控制器参考电压（VREF）的一半相关联。此输入在UCCx813-[3,5]上为2 V，在较高参考电压部分：UCCx813-[0,1,2,4]上为2.5 V。
所需参考旁路最小电容
振荡器
UCCx813-x振荡器在RC上产生锯齿波。上升时间由RT和CT的时间常数设定。下降时间由CT设置，内部晶体管导通电阻约为130Ω。在下降时间期间，输出被关断，最大占空比降低到50%或100%以下，这取决于部件号。定时电容值越大，放电时间越长，最大占空比和频率越小，如图5和图6所示。
振荡器等效电路
UCCx813-x BiCMOS系列的振荡器部分与UC3842类型几乎没有相似之处，除了单针编程。它仍然使用一个电阻到参考电压和电容器到地来编程振荡器频率高达1兆赫。由于低功率运行所需的充电电流要低得多，因此必须更改定时分量值。振荡器的一些特性已经被优化为高速、噪声免疫操作。在UC3842系列中，振荡器的峰-峰振幅已增加到2.45 V（典型值），而不是1.7 V。较低的振荡器阈值已经下降到大约0.2 V，而上阈值仍然相当接近原始的2.8 V在大约2.65 V。
定时电容器的放电电流从大约8毫安增加到近20毫安的峰值。这可以用大约130Ω与放电开关串联接地来表示。较高的电流是必要的，以实现短暂的死区时间和高频工作循环。实际应用可以使用这些设备达到1兆赫的开关频率。
计算机断层扫描
同步
这些PWM控制器的同步最好通过图19所示的通用技术实现。装置振荡器被编程为在比同步频率低约20%的频率下自由运行。在50Ω电阻上施加一个短暂的正脉冲以强制同步。通常，100ns宽的1v振幅脉冲足以满足大多数应用。
控制器还可以与直接应用于振荡器RC管脚的脉冲串同步。一旦超过振荡器上限阈值，设备就会在该节点内部拉低。在RC上的电压降到0.2V以下之前，该130Ω对地阻抗保持激活状态。外部同步电路必须适应这些条件。
同步振荡器
脉冲宽度调制发生器
这些设备的最大占空比比它们的UC38 4[2，3，4，5]前辈高。这主要是由于定时电容放电与充电电流的比率较高，在典型的BiCMOS应用中，这一比率可能超过100:1。必须避免通过调整RT和CT的定时分量值来编程振荡器最大占空比远低于指定范围的尝试。有两个原因可以避免这种设计实践。首先，设备的高放电电流将需要比编程所需的更高的充电电流，从而破坏低功率运行的目的。其次，低值定时电阻器可防止电容器放电到较低阈值并启动下一个开关周期。
最小关闭时间调整（死区时间控制）
死亡时间是一个术语，用于描述在每个振荡器周期期间，PWM输出的保证关闭时间。它用来确保即使在最大占空比，有足够的时间来重置磁路元件，并防止饱和。UCCx813-x脉宽调制系列的死区时间由内部130Ω放电阻抗和定时电容值决定。较大的电容值延长了死区时间，而较小的值导致相同工作频率的更高的最大占空比。死区时间与定时电容值的曲线如图20所示。通过在RC引脚和定时元件之间添加一个低值电阻，可以进一步增加死区时间，如图21所示。从图22的曲线可以看出，随着放电电阻值的增加，死区时间增加到470Ω左右。必须避免更高的电阻，因为它们可以减少死区时间和降低振荡峰到峰的振幅。通过降低RT降低过大的电流（1毫安）将阻止放电到0.2伏的较低比较器阈值电压，从而冻结振荡器。添加此放电控制电阻器对振荡器编程有若干影响。首先，它在放电间隔期间向电容器引入直流偏移，而不是定时周期的充电间隔，从而降低可用的峰间定时电容器振幅。由于峰间振幅减小，CT的准确值可能需要调整以获得正确的振荡器频率。另一种方法是保持相同的定时电容值，并调整定时电阻和放电电阻值，因为它们很容易以更精细的数字增量提供。
前缘下料
在UCCx813-x器件的电流检测输入电路中，应用100 ns的前沿消隐间隔。这种内部特性消除了外部电阻电容滤波器网络抑制与功率MOSFET导通相关的开关尖峰的要求。对于大多数开关模式设计来说，这100 ns的周期应该足够，但是可以通过添加外部R/C滤波器来延长。除具有逐周限流的PWM功能外，过电流故障比较器还采用100ns前沿消隐。
PWM比较器有两个输入端：一个来自电流检测输入端，另一个来自衰减误差放大器输出端（COMP），该输出端有一个二极管和两个串联接地电阻。此网络中的二极管用于确保达到零占空比。当E/A输出低于二极管正向电压降时，电阻分压器中没有电流流动，并且PWM输入变为零，从而导致零脉冲宽度。
在某些条件下，前缘消隐电路可以导致最小宽度的输出脉冲等于消隐间隔。当COMP略高于约0.5v的二极管正向电压降时，发生这种情况，这样，到PWM比较器的衰减COMP输入允许输出脉冲开始。如果衰减的COMP电平命令一个峰值电流，其脉冲宽度将落在前沿消隐间隔内，输出将一直保持，直到消隐间隔完成，峰值电流将高于COMP电平所需的峰值电流。通常的结果是，变换器输出电压升高，误差增大，而COMP的驱动电压低于二极管压降，从而产生零脉冲宽度。当输出电压在该最小脉冲宽度条件下上升或下降时，可能会导致周期跳跃。
UCCx813-x系列中包含了1-V（典型）逐周电流限制阈值。该限流电路采用100ns的前沿消隐间隔。消隐覆盖电流限制比较器输出，以防止前沿开关噪声触发电流限制功能。从电流限制比较器到输出的传播延迟通常为70ns。这种高速路径通过缩短时间来最小化过载期间的功率半导体损耗。
为了提高电流检测电路的效率，电阻器RA和RB使实际电流感测电阻器电压向上偏移，从而允许使用较小的电流感测振幅。该电路提供低功耗电流传感的限流保护。
所示示例在电流检测电阻器处使用200 mV满标度信号。电阻器RB偏置大约700毫伏，以匹配IC的限流比较器的0.9V最小规格。由于参考电压的不同，电阻RA的值随所使用的特定IC而变化。电阻值应选择为最小功率损耗。例如，对于UCCx813-[0,1,2,4]设备，50μa偏置电流设置RB=13 kΩ，RA=75 kΩ，对于UCCx813-[3,5]设备设置RA=56 kΩ。
过电流保护和全周期重启
UCCx813-x设备内的单独过电流比较器处理短路或严重过载电源输出的操作。该过电流比较器的阈值为1.5伏，并由前沿消隐信号选通，以防止误触发。一旦触发，过电流比较器使用内部软启动电容器在尝试重试之前产生延迟。这种延迟时间通常被称为hiccup，用于显著降低主转换器和开关元件的输入和耗散功率。全循环软启动确保在故障条件下连续尝试操作之间的可预测延迟大于3 ms。图28所示的电路和图29所示的时序图显示了集成电路对严重故障（如饱和电感）的响应。当首次检测到峰值电流故障时，内部软启动电容器立即放电并保持放电状态，直到故障清除。同时，PWM输出被关闭并保持关闭。当故障清除后，电容器缓慢充电，并允许误差放大器输出（COMP）上升。当COMP达到足以使能输出时，会发生另一个故障，即锁定PWM输出，但软启动电容器在放电前仍会继续上升到4v，并允许开始新的循环。这意味着，对于严重故障，连续的重试间隔时间是完全充电软启动电容器所需的时间。TI建议在高频应用中采用低泄漏变压器设计，以激活过电流保护功能。否则，开关电流可能不足以在前沿消隐持续时间内上升以触发过电流比较器。这种情况会导致循环电流限制比较器而不是过电流比较器的连续循环触发。这将导致主变换器在开关频率下具有短暂的高功耗持续时间。过电流比较器的目的是将这些条件下的有效重试率降低到几毫秒，从而显著降低转换器的短路功耗。
软起动
内部软启动的PWM输出是通过逐渐增加误差放大器（E/A）输出电压在COMP。当用于电流模式控制时，这种实现方式会连续缓慢地提高每个PWM周期的峰值开关电流，从而强制进行受控启动。在电压模式（占空比）控制中，此功能会不断扩大脉冲宽度。
软启动是在UCCx813-x设备内通过将E/A放大器输出（COMP）限制在内部软启动电容器（CSS）上的电压来执行的，该电容器由电流源充电。CSS在欠压锁定转换后放电，或者如果参考电压低于正常操作的最小值。此外，当过电流保护比较器由故障触发时，会发生CSS放电。一旦CSS充电高于错误放大器所要求的正常PWM操作电压，软启动钳位电路将被覆盖。
坡度补偿
可以在所有电流模式控制应用中添加斜率补偿，以消除峰值至平均电流误差。在占空比超过50%的应用中，斜坡补偿是必要的，但也可以提高50%以下的性能。一次电流通过电阻RCS与转换器开关串联来感应。正时电阻器可以分为两个串联电阻器，以偏置NPN电压跟随器，如图32所示。这需要在开关周期开始时为斜坡补偿提供足够的柔度，特别是对于连续电流转换器。电压跟随器驱动斜坡补偿编程电阻器（RSC）向CF提供斜坡补偿电流。
添加坡度补偿
设备功能模式
UCCx813-x系列高速、低功率电流模式PWM控制器具有以下功能模式。
正常运行
在此操作模式下，IC控制电源转换器进入电压模式或电流模式控制，通过转换器占空比调节输出电压或电流。调节可通过集成误差放大器或外部反馈电路实现。
设备功能模式（续）
UVLO模式
在系统启动期间，V VCC电压从0v开始升高。在VCC电压达到相应的开启阈值之前，IC以UVLO模式工作。在此模式下，不会产生参考引脚电压。当VVCC高于1V且低于接通阈值时，通过5-kΩ电阻将参考引脚主动拉低。这样，VREF可以用作逻辑信号来指示UVLO模式。
软启动模式
一旦VCC电压升高到UVLO电平以上，或设备脱离故障模式，它将进入软启动模式。在软启动过程中，内部软启动电容CSS钳制误差放大器输出电压，迫使其缓慢上升。这反过来控制功率转换器的峰值电流缓慢上升，减少对系统的电压和电流压力。UCCx813-x系列具有固定的内置软启动时间（4毫秒）。
故障模式
UCCx813-x设备内的单独过电流比较器处理短路或严重过载电源输出的操作。该过电流比较器的阈值为1.5伏，并由前沿消隐信号选通，以防止误触发。当首次检测到故障时，内部软启动电容器立即放电并保持放电状态，直到故障清除。同时，PWM输出被关闭并保持关闭。这通常被称为打嗝。此延迟时间用于显著降低主转换器和开关元件的输入和耗散功率。全循环软启动确保在故障期间连续尝试操作之间的可预测延迟大于3毫秒。当故障清除后，电容器缓慢充电，并允许误差放大器输出（COMP）上升。当COMP达到足以使能输出的高度时，会发生另一个故障，即锁定PWM输出，但软启动电容器在放电前仍会继续上升到4v，并允许开始新的循环。这意味着，对于严重故障，连续的重试间隔时间是完全充电软启动电容器所需的时间。
申请信息
UCCx813-x控制器是峰值电流模式（PCM）脉冲宽度调制器（PWM）。这些控制器有一个板载放大器，可用于隔离和非隔离电源设计。船上有一个图腾柱门驱动器，能够提供高达±1 A的峰值电流。这些控制器能够在高达1兆赫的开关频率下工作。
典型应用
在峰值电流模式控制反激应用中使用UCC2813-0的AC-DC转换器的典型电路图。
电源建议
内部VCC分流调节器被并入UCX813-X系列的每个成员中，以限制电源电压大约为13.5 V。从VCC到输入电源的串联电阻器需要超过12 V的输入以限制并联调节器电流。最大的10毫安可以分流到地面的内部调节器。内部调节器结合该装置的低启动和工作电流可以大大简化对装置的供电，并且可以消除在许多应用中对调节的自举辅助电源和绕组的要求。电源电压与MOSFET栅极电平兼容，无需外部齐纳二极管或具有电流限制输入电源的稳压器保护。UVLO启动阈值低于UCCx813-[2,4]设备上的并联调节器电平1v，以确保启动。重要的是绕过设备的电源（VCC）和参考电压（REF）管脚，每个管脚都有一个0.1-1-1-μF陶瓷电容器接地。电容器必须放置在尽可能靠近实际引脚连接的位置，以实现最佳的噪声过滤。在离线应用中，可能还需要第二个更大的滤波电容器，以在启动期间将电源电压（VVCC）保持在UVLO关断阈值以上。
为设备通电的不同方法
布局指南
除了以下通用电源管理IC布局指南（星形接地、最小电流回路、合理阻抗水平等）外，UCCx813-x系列的布局还必须考虑以下因素：
如有可能，应使用接地平面将接地电路上的电压降和寄生电感在单个记录道中引入的噪声降至最低。
每个VCC引脚和REF引脚都需要一个去耦电容器，并且两者都必须返回尽可能靠近IC的GND。
为了获得最佳性能，应使定时电容器引线尽可能短且直接接地。如果可能，请为正时电容器和所有其他功能使用单独的接地记录道。
CS引脚滤波电容器必须尽可能靠近IC，并在IC接地引脚处直接接地。这确保了最佳的过滤效果，并将电流检测引脚故障的可能性降至最低。
必须最小化栅极驱动回路区域，以减少回路中电流的高di/dt产生的EMI噪声。
布局示例
