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玩轉PSIM之UC3825芯片建模仿真

今天給大家介紹UC3825這款芯片,這個芯片可以說是我步入這個行業真正接觸的第一個芯片, 當時是做一個逆變器的項目,采用3825兩路發波驅動推挽電路,類似另外一個芯片3525,都是應用非常廣泛的芯片。像PWM調節控制的芯片,形成完美的閉環工作,必須包含這四個部分,供電,內部振蕩發生器,反饋調節,輸出驅動。以下文章主要建模這四個模塊。

首先是如何實現PWM波,PWM芯片一般都是采用三角波來實現PWM波,也就是對電容的充放電,我們根據UC3825的規格書可以發現。


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5腳內部是一個3V的直流源,5腳通過Rt電阻接地,上面就形成一個電流IR,此電流鏡像到Ic給6腳電容充電,6腳電壓上升到2.8V,CLK變高,Ct電容以10mA電流放電,到Ct電壓為1V的時候,CLK輸出為低,Ct電容開始下一個周期充電,不斷重復形成連續的三角波。其中CLK在放電時間為高電平,可以作為死區。

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三角波

PWM芯片一般還有另外一種功能就是前沿消隱功能,3825主要是通過4腳實現這個功能,從內部模塊圖我們可以看到,當CLK為高電平,會驅動內部三極管導通,從而會有一個4V電壓加到4腳上面,4腳電壓和2.4V電壓比較,大于2.4V輸出為低,低于2.4V輸出為高,其中從4V到2.4V,是4腳上的電容放電,這個時間就為前沿消隱時間,時間的長短取決于電容的大小,可以根據實測管子開通瞬間電流的尖峰持續時間來選取,這個功能主要是避免,開通瞬間觸發逐周期保護。

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振蕩發生器建模

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如圖藍色為死區時間,剛好對應三角波電壓從2.8V到1V區間。從三角波1V低點到綠色高電平之間的時間即為前沿消隱時間。


文章轉載自公眾號:開關電源之PSIM芯片建模與仿真。作者:原野。公眾號二維碼如下,歡迎前去關注:

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蘭波
LV.8
2
2020-05-12 22:46
大家好,接著上面講3825其它幾個模塊的建模,主要詳細講述反饋調節以及保護模塊,并建立完整芯片的建模。

首先是反饋調節部分,我們還是需要結合芯片內部結構模塊圖做分解。

反饋調節部分,1腳是反相輸入,2腳是正向輸入,3腳是運放輸出,通常3腳和1腳連在一起,做反饋補償,3腳輸出和7腳上面疊加1.25電壓進行比較,進而調節占空比。其中運放通過一個三極管連接到8腳,當8腳電壓比較低,也就是緩起的時候,可以限制運放的環路輸出,達到軟起的目的。8腳是如何緩起以及控制的了,我們通過仿真建模詳細論述。

8腳連接電容到地,一個9uA的恒流源對電容充電,電容的大小決定了緩起的時間長短,這里做了一個5V的電壓限制,緩起最高到5V,當電壓緩起到5V的時候,U3比較器輸出為高,此時假設電路沒有過流故障,也就是ILIM腳電壓低于1.2V,U4的輸出Q為低電平,Q非為高電平,U5的輸出Q為低電平,此時SS腳電壓保持在5V,緩起完成,進入正常工作狀態;當ILIM高于1.2V,也就是出現過流故障,此時U2輸出為高,RS觸發器U4輸出Q為高,RS觸發器U5輸出Q為高,SS腳電容則以恒流源250uA進行放電,當放電到0.2V,RS觸發器U4復位,Q非輸出為高,RS觸發器U5也復位,Q輸出為低,SS腳電容則又以9uA電流進行充電,從復上述步驟;當在緩起過程中出現故障,則SS腳充電不受影響,直到5V,然后放電到0.2V觸發器復位,重新判斷狀態,也就是故障會鎖存到下一個緩起周期。

色部分即為SS腳電壓,藍色部分為ILIM腳電壓,當ILIM腳變高的時候,SS腳電壓會繼續充電直到為5V,觸發器置位,然后放電復位,進行下一個緩起狀態。

其它芯片內部功能不做過多描述,建模按內部模塊提供的邏輯即可。

為了有波形輸出,一些腳位進行了電壓的置高或置低,對于電壓模式,可以用INI腳做反饋電壓,NI腳做基準電壓,調節環路輸出,從而控制占空比。


環路輸出和三角波的切割,產生占空比。(未完待續,下貼介紹如何進行芯片設計)

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蘭波
LV.8
3
2020-05-12 23:02
本期主要是講述如何根據我們上兩期的功能模塊建成一個芯片,下面詳細細化步驟。

第一步,畫出上面的芯片內部功能模塊圖

第二步,根據芯片的封裝腳數和腳位確定,芯片的擺放方式


1、Subcircuit(Set Size),選擇芯片尺寸


2、查詢芯片腳位名稱,按芯片封裝順序,添加引腳Subcircuit(Place Bi-directional Port),按順序添加




3、添加完畢之后保存,新建頁面,點擊Subcircuit(New Subcircuit) 會出現一個方框,選中方框,右鍵Attributes,會彈出如圖對話框,選中Change Subcircuit File添加上一步我們保存的芯片內部功能模塊圖,就會出現芯片的封裝

創建好的芯片,雙擊芯片會出現內部功能模塊圖,根據新創建的芯片,我們搭一個推挽電路,電壓模式閉環控制,注意芯片的封裝圖需要和仿真原理圖放在同一目錄下。



整個原理圖如上所示,變壓器匝比1:12,輸出穩定150V,負載7.5歐姆,整個閉環控制的原理是通過光耦進行輸出反饋,反饋電壓接到NI腳,將INV和EAOUT連在一起,整個運放就是一個電壓跟隨器,也就是EAOUT的電壓就是NI端的電壓,這個電壓和RAMP上面的電壓疊加1.25V之后進行比較,切割三角波,調節占空比。


輸出電壓

占空比緩起

穩定之后占空比
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2021-05-14 15:29
@蘭波
本期主要是講述如何根據我們上兩期的功能模塊建成一個芯片,下面詳細細化步驟。第一步,畫出上面的芯片內部功能模塊圖第二步,根據芯片的封裝腳數和腳位確定,芯片的擺放方式1、Subcircuit(SetSize),選擇芯片尺寸[圖片]2、查詢芯片腳位名稱,按芯片封裝順序,添加引腳Subcircuit(PlaceBi-directionalPort),按順序添加[圖片]3、添加完畢之后保存,新建頁面,點擊Subcircuit(NewSubcircuit)會出現一個方框,選中方框,右鍵Attributes,會彈出如圖對話框,選中ChangeSubcircuitFile添加上一步我們保存的芯片內部功能模塊圖,就會出現芯片的封裝[圖片][圖片]創建好的芯片,雙擊芯片會出現內部功能模塊圖,根據新創建的芯片,我們搭一個推挽電路,電壓模式閉環控制,注意芯片的封裝圖需要和仿真原理圖放在同一目錄下。[圖片]整個原理圖如上所示,變壓器匝比1:12,輸出穩定150V,負載7.5歐姆,整個閉環控制的原理是通過光耦進行輸出反饋,反饋電壓接到NI腳,將INV和EAOUT連在一起,整個運放就是一個電壓跟隨器,也就是EAOUT的電壓就是NI端的電壓,這個電壓和RAMP上面的電壓疊加1.25V之后進行比較,切割三角波,調節占空比。[圖片]輸出電壓[圖片]占空比緩起[圖片]穩定之后占空比

你好,蘭工程師,請教一下UC3825的頻率調節公式是多少。

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