DPA-Switch系列集成控制器在小功率DC-DC變換器中的應(yīng)用（一）

3．5 誤差放大器

在采用原邊反饋控制的應(yīng)用中，分流調(diào)節(jié)器還可以起到誤差放大器的作用。分流調(diào)節(jié)器的電壓由溫度補(bǔ)償型帶隙基準(zhǔn)提供，誤差放大器的增益則由Control引腳的動(dòng)態(tài)阻抗決定。加在Control引腳上的電壓信號(hào)被箝位于Vc，電流信號(hào)一部分用于維持芯片的正常工作，其富余部分則由分流調(diào)節(jié)器分流后流經(jīng)電阻RE作為電壓誤差信號(hào)。

3．6 限流功能

DPA-Switch具有逐周漏極峰值電流限幅功能，該功能是借助輸出MOSFET的導(dǎo)通電阻作為檢測(cè)電阻而實(shí)現(xiàn)的。限流比較器將輸出MOSFET導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的漏－源電壓VDS(ON)和特定的閾值電壓相比較。當(dāng)VDS(ON)超過(guò)這一閾值時(shí)，輸出MOSFET將被關(guān)斷直至下一個(gè)工作周期開(kāi)始。限流比較器閾值經(jīng)過(guò)了溫度補(bǔ)償，能夠最大限度的減小輸出MOSFET的RDS(ON)隨溫度變化而對(duì)限流功能產(chǎn)生的影響。限流閾值可以通過(guò)外部電路進(jìn)行編程控制，即在External Current Limit（X）引腳和Source引腳之間接一只電阻，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片預(yù)設(shè)限流閾值的調(diào)整，調(diào)整范圍為預(yù)設(shè)限流閾值的25％至100％之間。如果將限流閾值調(diào)低，就可以選用更高一級(jí)規(guī)格的DPA-Switch芯片，利用其更低的RDS(ON)來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)換效率。如果在External Current Limit（X）引腳和直流輸入端之間再接一只電阻，如前所述，隨著輸入電壓的升高，限流閾值將隨之下降，以實(shí)現(xiàn)功率限制，這在反激變換器中尤為重要。

在輸出MOSFET開(kāi)通之后，限流比較器將被上升沿消隱電路短暫的屏蔽。如果變換器設(shè)計(jì)正確的話，上升沿消隱電路將有效防止輸出MOSFET因電流尖峰造成的異常關(guān)斷。這里，電流尖峰主要是由原邊電容和副邊整流二極管反向恢復(fù)引起的。

3．7 母線欠壓檢測(cè)

系統(tǒng)上電時(shí)，母線欠壓檢測(cè)功能將使DPA-Switch保持關(guān)斷狀態(tài)，直到輸入母線電壓達(dá)到欠壓閾值上限。系統(tǒng)掉電時(shí)，母線欠壓檢測(cè)功能將使DPA-Switch保持開(kāi)通狀態(tài)，直到輸入電壓降至欠壓閾值下限。欠壓閾值的上限和下限取值由接在Line-Sense（L）引腳和直流輸入端之間的電阻決定。為了防止因噪聲引發(fā)的誤觸發(fā)，欠壓閾值下限被設(shè)為閾值上限的94％。如果在正常工作狀態(tài)下，欠壓檢測(cè)信號(hào)達(dá)到閾值下限，且這一狀態(tài)持續(xù)的時(shí)間超過(guò)10μs，芯片將被關(guān)斷直到欠壓檢測(cè)信號(hào)重新達(dá)到閾值上限。在此之后，當(dāng)Control引腳上的電壓上升至5.8V時(shí)，將進(jìn)入軟啟動(dòng)階段。如果變換器在欠壓檢測(cè)信號(hào)重新達(dá)到閾值上限之前處于異常狀態(tài)，芯片將進(jìn)入自動(dòng)重啟動(dòng)狀態(tài)。在每個(gè)自動(dòng)重啟動(dòng)周期即將結(jié)束時(shí)，欠壓比較器被激活。如果欠壓檢測(cè)信號(hào)達(dá)不到閾值上限，在下一個(gè)周期，輸出MOSFET將被禁止。需要說(shuō)明的是，欠壓檢測(cè)功能可以被禁止，而且獨(dú)立于母線過(guò)壓關(guān)斷功能。

3．8 母線過(guò)壓關(guān)斷

母線過(guò)壓關(guān)斷閾值同樣由母線欠壓檢測(cè)電阻決定。當(dāng)母線電壓超過(guò)過(guò)壓關(guān)斷閾值時(shí)，輸出MOSFET將在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)被強(qiáng)制關(guān)斷。過(guò)壓關(guān)斷閾值與欠壓閾值的比值被預(yù)置為2.7。由于輸出MOSFET關(guān)斷時(shí)，反射電壓以及漏極尖峰電壓的出現(xiàn)，輸入浪涌將大大增加。同樣，為了防止誤觸發(fā)，過(guò)壓閾值也留有一定的裕量。與欠壓檢測(cè)功能相同，過(guò)壓關(guān)斷功也能夠被禁止，并獨(dú)立于母線欠壓檢測(cè)功能。

3．9 母線前饋及DCMAX下降

Line-Sense（L）引腳和直流輸入端之間的電阻還能夠起到母線電壓前饋的作用，以減小輸出紋波，降低母線瞬態(tài)變化對(duì)變換器輸出產(chǎn)生的影響。在Control引腳上電流相同的條件下，母線電壓越高，占空比越小。當(dāng)母線電壓達(dá)到過(guò)壓閾值時(shí)，DCMAX將由75％下降至33％，這樣能夠有效防止正激變換器中變壓器因大的負(fù)載瞬變而飽和。

3．10 遠(yuǎn)程O(píng)N/OFF控制

所謂DPA-Switch的遠(yuǎn)程O(píng)N/OFF控制是相對(duì)于逐周ON/OFF控制而言的。DPA-Switch的開(kāi)通和關(guān)斷可以通過(guò)控制流入Line-Sense（L）引腳或流出External Current Limit（X）引腳的電流進(jìn)行控制，這樣就可以通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)DPA-Switch的遠(yuǎn)程O(píng)N/OFF控制。例如在External Current Limit（X）引腳和Source引腳之間接入一只開(kāi)關(guān)管或光耦，遠(yuǎn)程O(píng)N/OFF控制功能將被激活，而在Line-Sense（L）引腳和Control引腳之間接入一只開(kāi)關(guān)管或光耦，遠(yuǎn)程O(píng)N/OFF控制功能將被禁止。

當(dāng)發(fā)生欠壓、過(guò)壓故障，或者接收到遠(yuǎn)程O(píng)FF信號(hào)時(shí)，DPA-Switch在輸出關(guān)斷之前仍會(huì)使相應(yīng)的電流開(kāi)關(guān)周期得以完成。此時(shí)，內(nèi)部振蕩器將停止工作直到故障信號(hào)排除。

遠(yuǎn)程O(píng)N/OFF控制能夠使變換器在待機(jī)狀態(tài)，以及DPA-Switch在長(zhǎng)時(shí)間關(guān)斷狀態(tài)下的功耗保持在相當(dāng)?shù)偷乃健Ｈ绻鸇PA-Switch在遠(yuǎn)程關(guān)斷狀態(tài)下的時(shí)間超過(guò)10μs，Control引腳將進(jìn)入滯回工作模式。在該模式下，Control引腳上的電壓通過(guò)充放電周期在4.8V至5.8V之間交替變化。此時(shí)，高壓直流輸入將與DPA-Switch完全斷開(kāi)，芯片處于極低功耗狀態(tài)。當(dāng)DPA-Switch接收到遠(yuǎn)程開(kāi)通信號(hào)時(shí)，芯片將在Control引腳上的電壓再次達(dá)到5.8V時(shí)重新進(jìn)入啟動(dòng)過(guò)程。在最壞情況下，DPA-Switch在接收到遠(yuǎn)程開(kāi)通信號(hào)到重新啟動(dòng)的延遲時(shí)間將等于Control引腳外接電容的充-放電周期。假設(shè)Control引腳上的外接電容為22μF時(shí)，延遲時(shí)間將為36ms。

遠(yuǎn)程O(píng)N/OFF控制功能能夠替代機(jī)械開(kāi)關(guān)，從而降低系統(tǒng)成本。同時(shí)，還能夠?qū)崿F(xiàn)微處理器控制。

3．11 同步功能

除了檢測(cè)過(guò)壓、欠壓以及遠(yuǎn)程O(píng)N/OFF信號(hào)外，Line-Sense（L）引腳還通過(guò)一個(gè)1V的閾值比較器監(jiān)測(cè)自身的引腳電壓。如果Line-Sense（L）引腳上的電壓低于1V，則允許DPA-Switch開(kāi)通。如果Line-Sense（L）引腳上的電壓超過(guò)1V，DPA-Switch將被關(guān)斷。在輸出被強(qiáng)制關(guān)斷之前，DPA-Switch仍將繼續(xù)使相應(yīng)的電流開(kāi)關(guān)周期得以完成。振蕩器在本次電流開(kāi)關(guān)周期結(jié)束時(shí)停止工作，直到Line-Sense（L）引腳上的電壓重新恢復(fù)到1V以下。利用這一特性，可以通過(guò)外部觸發(fā)信號(hào)實(shí)現(xiàn)DPA-Switch的同步，而且該信號(hào)的頻率可以低于DPA-Switch的開(kāi)關(guān)頻率。在Line-Sense（L）引腳和Source引腳之間接入一只開(kāi)關(guān)管或光耦，同步功能將得以實(shí)現(xiàn)。

為了準(zhǔn)確的接收同步脈沖，Line-Sense（L）引腳應(yīng)保持低電平（開(kāi)通狀態(tài)），并持續(xù)至少120ns。當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率為400KHz時(shí)，該時(shí)間不能超過(guò)2250ns；當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率為300KHz時(shí)，該時(shí)間不能超過(guò)3080ns。同步狀態(tài)下，有效的DCMAX可通過(guò)下式計(jì)算出來(lái)：
DCMAXSYNC＝0.75×fSYNC/fOSC

另外，DPA-Switch的關(guān)斷時(shí)間不能超過(guò)7.7μs。如果超過(guò)了7.7μs，Control引腳將進(jìn)入滯回工作模式。同步功能時(shí)序圖如圖5所示。