簡化50W以下開關電源電路拓樸結構的芯片解析方案
1 引言
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/160382.htm低成本、高效率、小型化、離線式調(diào)節(jié)是開關電源發(fā)展的必然趨勢。意法半導體公司生產(chǎn)的VIPer50是將功率MOSFET與PWM控制器集成在同一芯片的單片開關電源集成電路,它是目前最具代表性的五端單片開關電源器件。該芯片簡化了50W以下開關電源電路的拓樸結構,使得開關電源的效率和可靠性大幅度提高,同時大大降低了電源電路的體積與制造成本。
2 VIPer50的結構特點
VIPer50在芯片上集成了開關管、驅(qū)動級、振蕩器、PWM控制器、欠壓鎖存電路、寬帶誤差放大器、延遲電路、消隱電路、過載和超溫保護電路等,實現(xiàn)了單片集成化,內(nèi)部結構框圖如圖1所示。
圖1 VIPer50內(nèi)部結構框圖
VIPer50的主要特點如下:
(1)集優(yōu)化的高壓縱向功率MOSFET、脈寬調(diào)制器(PWM)和各種保護電路于一體,使外圍元件減少20~50個,提高了系統(tǒng)的可靠性并降低成本。
(2)工作電壓范圍為85~265VAC,適合于世界各地的工頻電源,無需電壓選擇開關。
(3)轉換效率高,待機電流小。具有獨特的突發(fā)模式控制功能,當電源處于待機狀態(tài)時自動進入突發(fā)模式,消耗功率低于1W,符合歐洲“藍天使”的待機標準。
(4)既可工作于固定頻率(約200kHz)方式,也可工作于用戶調(diào)整方式或同步方式,最高工作頻率可設置為300kHz。
(5)開機軟啟動,并具備完善的保護功能,例如欠壓磁滯鎖存、超溫關機、過壓限制保護等。
(6)不需要外圍電流檢測電路,利用MOSFET的導通電阻RDS(on)來檢測和控制流它的電流,與分立MOSFET的作用不相同。
3 VIPer50的引腳功能
VIPer50采用了PENTAWATT HV、PENTAWATT HV(220)、PowerSO-TOTM三種的封裝,各引腳功能描述如下:
漏極引腳(DRAIN),內(nèi)部連接高壓功率MOSFET的漏極引腳。在電源啟動期間,通過高壓電流源為內(nèi)部控制電路提供偏置電流,在電源正常工作期間關閉高壓電流源。
源極引腳(SOURCE),內(nèi)部連接功率MOSFET的源極引腳。
電源供電引腳(VDD),該引腳有兩種功能:(1)給內(nèi)部控制電路提供電源電壓,當VDD引腳電壓低于8V時,功率MOSFET關斷,啟動電流源被激活, VDD引腳偏置電流約2mA,COMP對地短路。當VDD電壓升高到11V閾值電壓時,啟動電流源自動關閉,器件開始轉換,變壓器向負載供電。(2)內(nèi)部連接誤差放大器,允許初級調(diào)節(jié)設置和次級調(diào)節(jié)設置。
控制引腳(COMP),該引腳有兩種功能:(1)它是誤差放大器的輸出端,外部連接RC網(wǎng)絡用于回路補償。(2)當電子設備進入待機狀態(tài)時,COMP引腳將電壓低于0.5V,器件能自動轉換到突發(fā)模式(低頻工作模式),從而降低了開關電源的損耗。
頻率調(diào)整引腳(OSC),該引腳通過偏置電阻Rt連接到VDD,Rt、Ct網(wǎng)絡決定了內(nèi)部振蕩頻率。改變Rt、Ct的參數(shù),可使振蕩頻率在30kHz~1000kHz范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。Rt、Ct的取值與與振蕩頻率FSW之間的關系滿足:
當Rt>1.2kΩ,Ct≥15nF時,F(xiàn)SW≤40kHz。
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