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          電流模式PWM控制器滿足綠色電源設(shè)計(jì)需求

          作者: 時(shí)間:2012-10-08 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          隨著市場(chǎng)發(fā)展以及人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的廣泛關(guān)注,低成本、低待機(jī)功耗和高效率的IC越來(lái)越受到歡迎。降低系統(tǒng)待機(jī)功耗、提高系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率成為IC的發(fā)展方向。今天的應(yīng)用日益廣泛,而且大部分情況下,電源是處于待機(jī)狀態(tài),雖然單個(gè)電源在待機(jī)狀態(tài)下消耗的功率比較小,但整個(gè)市場(chǎng)龐大的用量累加起來(lái)導(dǎo)致消耗的總功率相當(dāng)大,占到整個(gè)電源總功耗的15%甚至更多。經(jīng)過(guò)近幾年電源IC技術(shù)的快速發(fā)展,目前市場(chǎng)上大部分產(chǎn)品都能能源之星EPS2.0所規(guī)定的待機(jī)功耗300mW的要求。如今,超低待機(jī)功耗技術(shù)開(kāi)始流行起來(lái),在30W以下電源中待機(jī)功耗最小可達(dá)到30mW,未來(lái)可望更低。

          在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下,西安芯派整合技術(shù)優(yōu)勢(shì)并加強(qiáng)研發(fā)管理,不斷完善高性能電源芯片產(chǎn)品線。在現(xiàn)有SW265X系列、SW253G和SW2263等基礎(chǔ)上,最新推出SW2273、SW2801(QR)和SW2306(QR)等系列高效率、超低待機(jī)功耗電源芯片。為市場(chǎng),芯派有針對(duì)性的推出了一款高性能、低成本、——SW2604,該芯片外圍線路簡(jiǎn)單,系統(tǒng)靈活;其待機(jī)功耗小于200mW,適用于適配器、機(jī)頂盒電源、小家電和LED照明領(lǐng)域。本文將重點(diǎn)介紹SW2604的技術(shù)特點(diǎn)與應(yīng)用注意事項(xiàng)。


          圖1:SW2604內(nèi)部電路參考框圖

          SW2604的技術(shù)特點(diǎn)

          SW2604內(nèi)部電路參考框圖如圖1所示。該電源可工作在典型的反激電路拓?fù)渲?,?gòu)成簡(jiǎn)潔的AC/DC轉(zhuǎn)換器;在85~265V的寬電壓范圍內(nèi)可提供高達(dá)12W的連續(xù)輸出功率;借助優(yōu)化的電路并結(jié)合高性?xún)r(jià)比雙極型制造工藝,最大程度節(jié)約了產(chǎn)品的整體成本。SW2604內(nèi)部電路如圖1所示。芯片內(nèi)部啟動(dòng)電路被設(shè)計(jì)成一種獨(dú)特的吸入方式,可利用功率開(kāi)關(guān)管的本身放大作用完成啟動(dòng)(開(kāi)關(guān)管Ic對(duì)Ib的放大),從而顯著降低了啟動(dòng)電阻的功率消耗。在輸出功率較小時(shí),Ic將自動(dòng)降低工作頻率,從而實(shí)現(xiàn)了極低的待機(jī)功耗;在功率管截止時(shí),內(nèi)部電路將功率管反向偏置,直接利用雙極型晶體管的CB高耐壓特性,大幅提高功率管的耐電壓能力直到700V高壓,這保證了功率管的安全;芯片內(nèi)部還提供了完善的防過(guò)載、防飽和功能,可實(shí)時(shí)防范過(guò)載、變壓器飽和、輸出短路等異常狀況,提高了電源可靠性。SW2604主要特點(diǎn)如下:

          A 工作頻率可調(diào)

          SW2604的工作頻率由外部CT電容可調(diào)。芯片內(nèi)部源對(duì)CT電容進(jìn)行100μA恒流充電形成時(shí)鐘上升沿,在充電電壓至2.5V時(shí),內(nèi)部電路將以1.9mA的下拉電流對(duì)CT放電,形成時(shí)鐘下降沿,完成一個(gè)時(shí)鐘周期。對(duì)于雙極性功率開(kāi)關(guān)而言,需要考慮存儲(chǔ)時(shí)間對(duì)開(kāi)關(guān)損耗的影響,開(kāi)關(guān)頻率通常設(shè)置在70KHz以下。

          B 過(guò)溫度保護(hù)功能

          SW2604芯片內(nèi)部集成了精確的過(guò)溫保護(hù)功能。在芯片內(nèi)部溫度達(dá)到140℃,熱保護(hù)電路動(dòng)作,將時(shí)鐘信號(hào)下拉,使開(kāi)關(guān)頻率降低,降低功耗。開(kāi)關(guān)頻率隨溫度的升高而降低,直至振蕩器關(guān)閉。如圖2所示。


          圖2:SW2604芯片內(nèi)部集成了精確的過(guò)溫保護(hù)功能。

          C 獨(dú)特的功率管驅(qū)動(dòng)特性與高耐壓偏置技術(shù)

          SW2604內(nèi)部集成功率管采用斜坡電流驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)電流隨輸出功率增加而增加,在FB=0時(shí),OB電流約為40mA,在FB=6V時(shí),OB電流約為120mA,小輸出時(shí)的驅(qū)動(dòng)功耗得到顯著降低。芯片內(nèi)部集成了獨(dú)特的偏置技術(shù),在功率管關(guān)斷時(shí),OE輸出到約1.5V,反向偏置發(fā)射結(jié),加速I(mǎi)c電流的下降速度,擴(kuò)展了有效的安全工作區(qū),開(kāi)關(guān)管承受反向的CB電壓,使開(kāi)關(guān)管達(dá)到700V的電壓承受能力。

          D 過(guò)壓與欠壓保護(hù)功能

          SW2604芯片具有帶遲滯的欠電壓保護(hù)功能。在VCC電壓達(dá)到8.8V時(shí)IC開(kāi)始啟動(dòng),這個(gè)初始的啟動(dòng)電壓由驅(qū)動(dòng)電阻提供,輸入的高電壓通過(guò)驅(qū)動(dòng)電阻注入開(kāi)關(guān)管的基極,放大的Ic電流在IC內(nèi)部經(jīng)過(guò)限制電路對(duì)VCC電容充電,從而形成驅(qū)動(dòng)電壓,在IC正常工作時(shí)應(yīng)保持VCC電壓在4.8-9V之間(包括滿載情況),若VCC電壓下降到4.4V時(shí),則振蕩器進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài);VCC進(jìn)一步降低到3.8V,IC即開(kāi)始重新啟動(dòng)。

          芯片內(nèi)部VCC具有一個(gè)上限電壓比較器控制,若VCC試圖大于9.6V,則比較器動(dòng)作,F(xiàn)B將被下拉,鎖定VCC至9.6V,達(dá)到過(guò)電壓的限制功能。利用此功能可以方便地實(shí)現(xiàn)前端的電壓反饋功能,也可避免輸出開(kāi)環(huán)時(shí)的輸出電壓大幅度升高現(xiàn)象,保證負(fù)載安全。

          E 最大開(kāi)關(guān)電流限制功能

          SW2604具有逐周期電流限制功能。每個(gè)開(kāi)關(guān)周期均對(duì)開(kāi)關(guān)電流進(jìn)行檢測(cè),達(dá)到FB設(shè)定的防上限電流時(shí)即進(jìn)入關(guān)周期,電流的檢測(cè)具有實(shí)時(shí)前沿消隱功能,屏蔽開(kāi)關(guān)尖峰,避免開(kāi)關(guān)電流的錯(cuò)誤檢測(cè)。合理的溫度檢測(cè)消除了溫度的影響,相對(duì)常規(guī)的MOSFET開(kāi)關(guān)芯片,在一個(gè)較寬的范圍內(nèi),開(kāi)關(guān)電流都可以非常精準(zhǔn),這樣就允許設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)方案時(shí)不必留有太大余量即可較大工作范圍,從而提高電路的使用安全性。SW2604的最大開(kāi)關(guān)電流限值為1000mA,可以很容易地實(shí)現(xiàn)大于12W的輸出功率,且滿足寬溫度范圍。


          表1:SW2604推薦工作條件

          設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

          SW2604是一個(gè)典型集成功率開(kāi)關(guān)的高性能電源IC,外圍電路簡(jiǎn)單,如圖3所示。因?yàn)楣β书_(kāi)關(guān)管集成在芯片內(nèi)部,開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗產(chǎn)生的熱量會(huì)使芯片發(fā)熱,因此在使用時(shí)需要一定的散熱措施,以避免過(guò)高的溫度導(dǎo)致IC熱保護(hù)。一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法就是在PCB布線時(shí),在IC的PIN7-8腳鋪設(shè)一定面積的PCB銅箔,在銅箔上面鍍錫增加散熱能力。在PCB布線時(shí),應(yīng)將Pin6與Pin7之間保留1mm以上的安全距離,避免產(chǎn)生放電現(xiàn)象。



          圖3:SW2604是典型集成功率開(kāi)關(guān)的高性能電源IC,外圍電路簡(jiǎn)單。

          本文小結(jié)

          SW2604是一款中小功率的高性能電流模式電源,頻率可外部編程,芯片內(nèi)部集成雙極型三極管作為開(kāi)關(guān)管;同時(shí)利用其放大作用完成啟動(dòng),并將啟動(dòng)電阻功耗減小10倍以上。SW2604外圍線路簡(jiǎn)單,系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活;其待機(jī)功耗小于200mW,適用于適配器、機(jī)頂盒電源、小家電和LED照明領(lǐng)域。此外,西安芯派還推出了一系列高精度恒壓恒流PSR控制器SW2601A、SW2601、SW2602。此系列IC內(nèi)置高壓MOSFET,頻率抖動(dòng)改善EMI,外圍線路更簡(jiǎn)單。使LED電源體積更小、效率更高、性能更穩(wěn)定,可滿足20W以下LED電源。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/176143.htm

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