多模高频PWM控制器UCC39421/2及其应用

摘要：UCC39421/2是高效多模式高频PWM控制器。文章简要介绍了UCC39421/2的功能特点，详细论述了UCC39421/2的构成原理及引脚功能，给出了UCC9421/2控制器的应用方法及应用电路。 关键词：多模高频 PWM控制 DC/DC变换 UCC39421/2 1 UCC39421/2的功能特点 UCC39421/2是一种高效低功率DC/DC转换器。它在很宽的工作电源下具有很高的效率，并可提供编程上电复位功能，该芯片带有独立的低压检测比较器，同时具有脉冲调制、限流和低电流关断（5μA）功能，可广泛应用于蜂窝电话、录呼机、PDAs以及其它手持设备中。 UCC39421/2具有以下特点： *采用高效升压单端初级电感控制，SEPIC或回扫（反向升压）拓扑结构，输入电压既可高于也可低于输出电压； *输入电压低（最小为1.8V）； *能驱动外部FETs以获得较大电流； *具有高达2MHz的振荡频率； *可同步操作； *具有可编程变频模式，可优化功率和效率； *具有脉冲调制限流功能； *功耗极低，睡眠模式下的供电电流为150μA，关断模式下的供电电流仅为5μA。 图1 UCC39421/2结构方框图 2 构成原理及引脚功能 2.1 构成原理 UCC39421/2内部由电荷泵电路、PWM振荡器、导通控制电路、PWM电路、限流控制电路、低功率模式控制电路、斜率补偿电路、PFM模式控制电路、误差放大器、电池低电压比较器、复位电路、1.24V基准源电路以及比较器和逻辑电路等构成，其内部结构如图1所示。 2.2 封装及引脚功能 UCC39421/2采用双列20/16引脚封装，其引脚排列如图2所示。各引脚功能如下： COMP：误差放大器输出端。应用时此端与地之间应连接一阻容串联补偿网络； CHRG：N沟道MOSFET栅极驱动输出。应用时此端可直接与MOSFET栅极相连； CP：电荷泵输入端。当使用电荷泵时，CP与泵电容相连；不使用电荷泵电路时，CP接GND； FB：误差放大器反馈信号输入端。应用时此端通常连在VOUT与GND之间的电阻分压器上； GND：控制器信号地； ISENSE：电流检测放大器输入； LOWBAT：比较器输入。当VDET引脚电压高于1.25V时，此端输出为低电平； PFM：PFM（脉冲频率调制）模式门限编程引脚。将此脚连到FB或VOUT引脚的电阻分压器上可设置PFM的门限。不用此功能时，应将PFM与GND相连； PGND：控制器功率地； RECT：同步整流器输出。使用时此脚可与P沟道或N沟道MOSFET的栅极直接相连，亦可通过一个廉价的电阻与MOSFET的栅极相连； RSEN：同步整流器转换端。在升压模式，此端通过一只1kΩ电阻与二只MOSFET管相连，并与电感的一端相连；在回扫和SEPICF时，此端通过只1kΩ电阻与同步整流器MOSFET的漏极和耦合电感的付边绕组连接处相连； RSADJ：复位延时电容连接端。使用时从此脚到GND应连一个延时电容（UCC39421无此引脚）； RSEL：同步整流使用N沟道或P沟道MOSFET选择端。当RSEL与GND相连（低电平）时，同步整流器使用N沟道MOSFET；当RSEL与VIN相连（高电平）时，同步整流器用P沟道MOSFET； RESET：复位信号输出端（UCC39421无此脚）； RT：振荡电阻连接端。应用中，此端到GND之间应连一电阻，以决定内部振荡器的振荡频率。振荡电阻RT与内部振荡器的振荡频率f0之间的关系为： f0(MHz)=50/RT(kΩ) SYNC/SD：同步/关断输入。其作用是使控制器的开关频率与内部时钟频率同步或关闭控制器。 VPUMP：电荷泵输出。应用时此脚与地位连接一只1μF电容。 VOUT：控制器输出引脚； VIN：电源输入引脚。应用时此脚与GND之间应连一只0.1μF的去耦电容； VDET：低电池电压检测输入端（UCC39421无此引脚）。 3 应用 3.1 拓扑结构与同步整流器 UCC39421/2可用来构成BOOST、Flyback及SEPIC拓扑。此时，该控制器可在Vin=1.8～8V下工作。应用中可根据输入电压和输出电压选择合适的拓扑类型，表1列出了UCC39421/2的VIN、VOUT和拓扑之间的关系。 表1 输入输出电压与拓扑的关系 电池类型 电池数目 VIN范围 VOUT（V） 拓扑结构 碱性或镍镉、镍氢 2 1.8V～3.0V 3.08.0 非同步升压 锂离子 1 2.5V～4.2V 2.58.0 非同步升压 UCC39421/2既可驱动N海道MOSFET，亦可驱动P沟道MOSFET同步整流器。当RSEL引脚与GND相连时，RECT脚可为N沟道MOSFET提供驱动输出信号；而当RSEL脚与VIN相连时，RECT脚则为P沟道MOSFET提供驱动输出信号。其拓扑类型、VOUT与同步整流器的关系如表2所列。 表2 拓扑类型、VOUT与MOSFET的关系 拓 扑 VOUT（V） 同步整流器 升 压 3.08.0 非同步升压 回 扫 2.5

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