background image

UC1525A/27A

UC2525A/27A

UC3525A/27A

Regulating Pulse Width Modulators

FEATURES

8 to 35V Operation

5.1V Reference Trimmed to

±

1%

100Hz to 500kHz Oscillator

Range

Separate Oscillator Sync

Terminal

Adjustable Deadtime Control

Internal Soft-Start

Pulse-by-Pulse Shutdown

Input Undervoltage Lockout

with Hysteresis

Latching PWM to Prevent

Multiple Pulses

Dual Source/Sink Output

Drivers

DESCRIPTION

The UC1525A/1527A series of pulse width modulator integrated circuits are de-

signed to offer improved performance and lowered external parts count when used

in designing all types of switching power supplies. The on-chip +5.1V reference is

trimmed to 

±

1% and the input common-mode range of the error amplifier includes

the reference voltage, eliminating external resistors. A sync input to the oscillator

allows multiple units to be slaved or a single unit to be synchronized to an external

system clock. A single resistor between the C

T

 and the discharge terminals pro-

vides a wide range of dead-time adjustment. These devices also feature built-in

soft-start circuitry with only an external timing capacitor required. A shutdown termi-

nal controls both the soft-start circuitry and the output stages, providing instantane-

ous turn off through the PWM latch with pulsed shutdown, as well as soft-start

recycle with longer shutdown commands. These functions are also controlled by

an undervoltage lockout which keeps the outputs off and the soft-start capacitor

discharged for sub-normal input voltages. This lockout circuitry includes approxi-

mately 500mV of hysteresis for jitter-free operation. Another feature of these PWM

circuits is a latch following the comparator. Once a PWM pulse has been termi-

nated for any reason, the outputs will remain off for the duration of the period. The

latch is reset with each clock pulse. The output stages are totem-pole designs ca-

pable of sourcing or sinking in excess of 200mA. The UC1525A output stage fea-

tures NOR logic, giving a LOW output for an OFF state. The UC1527A utilizes OR

logic which results in a HIGH output level when OFF.

BLOCK DIAGRAM

2/96

background image

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS (Note 1)

Supply Voltage, (+V

IN

) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +40V

Collector Supply Voltage (V

C

) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +40V

Logic Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  -0.3V to +5.5V

Analog Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  -0.3V to +V

IN

Output Current, Source or Sink . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  500mA

Reference Output Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  50mA

Oscillator Charging Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  5mA

Power Dissipation at T

A

 = +25°C (Note 2) . . . . . . . . . . 1000mW

Power Dissipation at T

C

 = +25°C (Note 2) . . . . . . . . . . 2000mW

Operating Junction Temperature . . . . . . . . . . . -55°C to +150°C

Storage Temperature Range . . . . . . . . . . . . . . -65°C to +150°C

Lead Temperature (Soldering, 10 seconds). . . . . . . . . .  +300°C

Note 1:  Values beyond which damage may occur.

Note 2: Consult packaging Section of Databook for thermal

limitations and considerations of package.

UC1525A/27A

UC2525A/27A

UC3525A/27A

RECOMMENDED OPERATING CONDITIONS

(Note 3)

Input Voltage (+V

IN

)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +8V to +35V

Collector Supply Voltage (V

C

) . . . . . . . . . . . . . .  +4.5V to +35V

Sink/Source Load Current (steady state) . . . . . . . .  0 to 100mA

Sink/Source Load Current (peak) . . . . . . . . . . . . . .  0 to 400mA

Reference Load Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  0 to 20mA

Oscillator Frequency Range . . . . . . . . . . . . . .  100Hz to 400kHz

Oscillator Timing Resistor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2k

 to 150k

Oscillator Timing Capacitor. . . . . . . . . . . . . . . .  .001

µ

F to 0.1

µ

F

Dead Time Resistor Range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  0 to 500

Operating Ambient Temperature Range

  UC1525A, UC1527A . . . . . . . . . . . . . . . . . .  -55°C to +125°C

  UC2525A, UC2527A . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  -25°C to +85°C

  UC3525A, UC3527A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  0°C to +70°C

Note  3: Range over which the device is functional and

parameter limits are guaranteed.

CONNECTION DIAGRAMS

DIL-16 (TOP VIEW)

J or N Package

PLCC-20, LCC-20 (TOP VIEW)

Q, L Package

PACKAGE PIN FUNCTION

FUNCTION

PIN

N/C

1

Inv. Input

2

N.I. Input

3

SYNC

4

OSC. output

5

N/C

6

C

T

7

R

T

8

Discharge

9

Softstart

10

N/C

11

Compensation 12

Shutdown

13

Output A

14

Ground

15

N/C

16

V

C

17

Output B

18

+V

IN

19

V

REF

20

2

background image

ELECTRICAL CHARACTERISTICS:

PARAMETER

TEST CONDITIONS

UC1525A/UC2525A

UC1527A/UC2527A

UC3525A

UC3527A

UNITS

MIN

TYP

MAX

MIN

TYP

MAX

Reference Section

Output Voltage

T

J

 = 25°C

5.05

5.10

5.15

5.00

5.10

5.20

V

Line Regulation

V

IN

 = 8 to 35V

10

20

10

20

mV

Load Regulation

I

L

 = 0 to 20mA

20

50

20

50

mV

Temperature Stability (Note 5)

Over Operating Range

20

50

20

50

Total Output Variation (Note 5)

Line, Load, and Temperature

5.00

5.20

4.95

5.25

V

Shorter Circuit Current

V

REF

 = 0, T

J

 = 25°C

80

100

80

100

mA

Output Noise Voltage (Note 5)

10Hz 

 10kHz, T

J

 

=

 25°C

40

200

40

200

µ

Vrms

Long Term Stability (Note 5)

T

J

 = 125°C

20

50

20

50

mV

Oscillator Section (Note 6)

Initial Accuracy (Notes 5 & 6)

T

J

 = 25°C

±

 2

±

 6

±

 2

±

 

6

%

Voltage Stability (Notes 5 & 6)

V

IN

 = 8 to 35V

±

 0.3

±

 1

±

 1

±

 

2

%

Temperature Stability (Note 5)

Over Operating Range

±

 3

±

 6

±

 3

±

 

6

%

Minimum Frequency

R

T

 = 200k

, C

T

 = 0.1

µµ

F

120

120

Hz

Maximum Frequency

R

T

 = 2k

, C

T

 = 470pF

400

400

kHz

Current Mirror

I

RT

 = 2mA

1.7

2.0

2.2

1.7

2.0

2.2

mA

Clock Amplitude (Notes 5 & 6)

3.0

3.5

3.0

3.5

V

Clock Width (Notes 5 & 6)

T

J

 = 25°C

0.3

0.5

1.0

0.3

0.5

1.0

µ

s

Sync Threshold

1.2

2.0

2.8

1.2

2.0

2.8

V

Sync Input Current

Sync Voltage = 3.5V

1.0

2.5

1.0

2.5

mA

Error Amplifier Section (V

CM

 = 5.1V)

Input Offset Voltage

0.5

5

2

10

mV

Input Bias Current

1

10

1

10

µ

A

Input Offset Current

1

1

µ

A

DC Open Loop Gain

R

L

 

≥≥

 10M

60

75

60

75

dB

Gain-Bandwidth Product 

  (Note 5)

A

V

 = 0dB, T

J

 

=  25°C

1

2

1

2

MHz

DC Transconductance

  (Notes 5 & 7)

T

J

 = 25

°°

C, 30k

 

≤≤

 R

L

 

≤≤

 1M

1.1

1.5

1.1

1.5

mS

Output Low Level

0.2

0.5

0.2

0.5

V

Output High Level

3.8

5.6

3.8

5.6

V

Common Mode Rejection

V

CM

 = 1.5 to 5.2V

60

75

60

75

dB

Supply Voltage Rejection

V

IN

 = 8 to 35V

50

60

50

60

dB

Note 5: These parameters, although guaranteed over the recommended operating conditions, are not 100% tested in production.

Note 6: Tested at f

OSC 

= 40kHz (R

T

 = 3.6k

, C

T

 = 0.01

µ

F, R

D

 = 0

Ω)

. Approximate oscillator frequency is defined by: 

=

 

1

 C

T

 

(

0.7R

T

 

+

 

3R

D

)

 

Note 7: DC transconductance (g

M

) relates to DC open-loop voltage gain (A

V

) according to the following equation:  A

V

 = g

M

R

L

where R

L

 is the resistance from pin 9 to ground

.

.

The minimum g

M

 specification is used to calculate minimum A

V

 when the error amplifier output is loaded.

UC1525A/27A

UC2525A/27A

UC3525A/27A

+V

IN

 = 20V, and over operating temperature, unless otherwise specified, T

A

 = T

J

3

background image

ELECTRICAL CHARACTERISTICS:

PARAMETER

TEST CONDITIONS

UC1525A/UC2525A

UC1527A/UC2527A

UC3525A

UC3527A

UNITS

MIN

TYP

MAX

MIN

TYP

MAX

PWM Comparator

Minimum Duty-Cycle

0

0

%

Maximum Duty-Cycle

45

49

45

49

%

Input Threshold (Note 6)

Zero Duty-Cycle

0.7

0.9

0.7

0.9

V

Maximum Duty-Cycle

3.3

3.6

3.3

3.6

V

Input Bias Current (Note 5)

.05

1.0

.05

1.0

µ

A

Shutdown Section

Soft Start Current

V

SD

 = 0V, V

SS

 = 0V

25

50

80

25

50

80

µ

A

Soft Start Low Level

V

SD

 = 2.5V

0.4

0.7

0.4

0.7

V

Shutdown Threshold

To outputs, V

SS

 = 5.1V, T

= 25°C

0.6

0.8

1.0

0.6

0.8

1.0

V

Shutdown Input Current

V

SD

 = 2.5V

0.4

1.0

0.4

1.0

mA

Shutdown Delay (Note 5)

V

SD

 = 2.5V, T

J

 = 25°C

0.2

0.5

0.2

0.5

µ

s

Output Drivers (Each Output) (V

C

 = 20V)

Output Low Level

I

SINK 

= 20mA

0.2

0.4

0.2

0.4

V

I

SINK 

= 100mA

1.0

2.0

1.0

2.0

V

Output High Level

I

SOURCE 

=  20mA

18

19

18

19

V

I

SOURCE

 = 100mA

17

18

17

18

V

Under-Voltage Lockout

V

COMP

 and V

SS

 

=  High

6

7

8

6

7

8

V

V

C

 OFF Current (Note 7)

V

C

 = 35V

200

200

µ

A

Rise Time (Note 5)

C

L

 = 1nF, T

J

 = 25°C

100

600

100

600

ns

Fall Time (Note 5)

C

L

 = 1nF, T

J

 = 25°C

50

300

50

300

ns

Total Standby Current

Supply Current

V

IN 

=  35V

14

20

14

20

mA

UC1525A/27A

UC2525A/27A

UC3525A/27A

+V

IN

 = 20V, and over operating temperature, unless otherwise specified, T

A

 = T

J

Note 5: These parameters, although guaranteed over the recommended operating conditions, are not 100% tested in production.

Note 6: Tested at f

OSC

 = 40kHz (R

T

 = 3.6k

, C

T

 = 0.01

µ

F, R

D

 = 0

Ω).

Note 7: Collector off-state quiescent current measured at pin 13 with outputs low for UC1525A and high for UC1527A.

4

background image

PRINCIPLES OF OPERATION AND TYPICAL CHARACTERISTICS

UC1525A/27A

UC2525A/27A

UC3525A/27A

For single-ended supplies, the driver outputs are

grounded. The V

C

 terminal is switched to ground by the

totem-pole source transistors on alternate oscillator cy-

cles.

In conventional push-pull bipolar designs, forward base

drive is controlled by R1-R3. Rapid turn-off times for the

power devices are achieved with speed-up capacitors

C1 and C2.

The low source impedance of the output drivers provides

rapid charging of power FET Input capacitance while

minimizing external components.

Low power transformers can be driven by the UC1525A.

Automatic reset occurs during dead time, when both

ends of the primary winding are switched to ground.

UC1525A Output Circuit

(1/2 Circuit Shown)

UC1525A Output Saturation Characteristics

5

background image

PRINCIPLES OF OPERATION AND TYPICAL CHAR-

ACTERISTIC SHUTDOWN OPTIONS 

(See Block Diagram)

Since both the compensation and soft-start terminals

(Pins 9 and 8) have current source pull-ups, either can

readily accept a pull-down signal which only has to sink a

maximum of 100

µ

A to turn off the outputs. This is subject

to the added requirement of discharging whatever exter-

nal capacitance may be attached to these pins.

An alternate approach is the use of the shutdown circuitry

of Pin 10 which has been improved to enhance the avail-

able shutdown options. Activating this circuit by applying

a positive signal on Pin 10 performs two functions; the

PWM latch is immediately set providing the fastest turn-

off signal to the outputs; and a 150

µ

A-current sink begins

to discharge the external soft-start capacitor. If the shut-

down command is short, the PWM signal is terminated

without significant discharge of the soft-start capacitor,

thus, allowing, for example, a convenient implementation

of pulse-by-pulse current limiting. Holding Pin 10 high for

a longer duration, however, will ultimately discharge this

external capacitor, recycling slow turn-on upon release.

Pin 10 should not be left floating as noise pickup could

conceivably interrupt normal operation.

UC1525A/27A

UC2525A/27A

UC3525A/27A

UC1525A Oscillator Schematic

Oscillator Charge Time

vs R

T

 and C

T

Oscillator Discharge Time

vs R

D

 and CT

6

background image

UNITRODE INTEGRATED CIRCUITS 

7 CONTINENTAL BLVD. 

••

  MERRIMACK, NH 03054

TEL. (603) 424-2410  

  FAX (603) 424-3460

LAB TEST FIXTURE

UC1525A/27A

UC2525A/27A

UC3525A/27A

R

L

 is impedance from pin 9 to ground. Values below

30k

 will begin to limit the maximum duty cycle.

Maximum Value R

D

 vs Minimum Value R

T

Error Amplifier Voltage Gain

and Phase vs Frequency

7

background image

IMPORTANT NOTICE

Texas Instruments and its subsidiaries (TI) reserve the right to make changes to their products or to discontinue

any product or service without notice, and advise customers to obtain the latest version of relevant information

to verify, before placing orders, that information being relied on is current and complete. All products are sold

subject to the terms and conditions of sale supplied at the time of order acknowledgement, including those

pertaining to warranty, patent infringement, and limitation of liability.

TI warrants performance of its semiconductor products to the specifications applicable at the time of sale in

accordance with TI’s standard warranty. Testing and other quality control techniques are utilized to the extent

TI deems necessary to support this warranty. Specific testing of all parameters of each device is not necessarily

performed, except those mandated by government requirements.

CERTAIN APPLICATIONS USING SEMICONDUCTOR PRODUCTS MAY INVOLVE POTENTIAL RISKS OF

DEATH, PERSONAL INJURY, OR SEVERE PROPERTY OR ENVIRONMENTAL DAMAGE (“CRITICAL

APPLICATIONS”). TI SEMICONDUCTOR PRODUCTS ARE NOT DESIGNED, AUTHORIZED, OR

WARRANTED TO BE SUITABLE FOR USE IN LIFE-SUPPORT DEVICES OR SYSTEMS OR OTHER

CRITICAL APPLICATIONS. INCLUSION OF TI PRODUCTS IN SUCH APPLICATIONS IS UNDERSTOOD TO

BE FULLY AT THE CUSTOMER’S RISK.

In order to minimize risks associated with the customer’s applications, adequate design and operating

safeguards must be provided by the customer to minimize inherent or procedural hazards.

TI assumes no liability for applications assistance or customer product design. TI does not warrant or represent

that any license, either express or implied, is granted under any patent right, copyright, mask work right, or other

intellectual property right of TI covering or relating to any combination, machine, or process in which such

semiconductor products or services might be or are used. TI’s publication of information regarding any third

party’s products or services does not constitute TI’s approval, warranty or endorsement thereof.

Copyright 

©

 1999, Texas Instruments Incorporated