固定頻率返馳轉(zhuǎn)換器TEA1733

TEA1733適用于絕大部分功耗不超過75W的系統(tǒng)，典型應(yīng)用包括：上網(wǎng)本適配器、LCD監(jiān)視器和打印機適配器。該控制器支持斷續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)和連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)。高輸出功率下的固定頻率操作結(jié)合低輸出功率下的降頻運行可以提高整個負載范圍內(nèi)的工作效率。

　　TEA1733集成的頻率抖動功能可以降低電磁干擾(EMI)，另外還提供多項保護功能以保證器件的耐用性與可靠性。

　　固定頻率返馳轉(zhuǎn)換器

　　返馳轉(zhuǎn)換器是目前最常見的開關(guān)電源拓撲形式。圖1給出了TEA1733返馳式拓撲典型布置形式。TEA1733使用峰值電流控制，輸出功率由CTRL引腳調(diào)節(jié)。負載結(jié)果由光耦合器測量并傳送回CTRL引腳。流經(jīng)外部電阻R1的一次電流由ISENSE引腳檢測。峰值電壓通過內(nèi)部電壓對比、調(diào)整，與CTRL電壓呈比例變化。通過控制峰值電流相應(yīng)調(diào)整占空比，當(dāng)占空比超過50%時激活斜率補償，以避免諧波失真。最大占空比不超過74%。

　　圖1：TEA1733典型配置

　　低功率運行時，通過降低開關(guān)頻率減少開關(guān)損失。內(nèi)部電壓控制振蕩器(VCO)可以逐漸將頻率降低至0Hz。為避免聲頻噪聲，隨著頻率降低，峰值電流降至最大電流的25%。圖2給出了頻率和峰值電流控制對應(yīng)關(guān)系圖。

　　圖2：ISENSE峰值電壓、開關(guān)頻率與CTRL電壓關(guān)系圖

　　TEA1733集成頻率抖動功能可降低EMI干擾。通過抖動振蕩器將中心頻率控制在66.5kHz±4kHz。抖動振蕩器頻率選擇260Hz以避免聲頻噪聲。

　　啟動期間，電源電壓VCC通過啟動電阻的電流充電，該芯片耗電量僅為10μA左右，因此無需高電壓啟動電路。當(dāng)VCC達到20.6V左右的啟動電壓且所有其他條件同時滿足時，控制器開始動作。此后，電源電壓由變壓器輔助繞組負責(zé)。不包括DRIVER引腳負載的正常工作電流為0.5mA。低耗電量有助于提高效率。

　　待機模式

　　由于耗電量少且頻率低，使用TEA1733的待機功率不超過100mW。如果配上合適的電阻器和X電容等外部器件，通常65W/19.5V電源待機功率測量值為48mW(115Vac)或84mW(230Vac)。

　　如果提供外部“運行/省電”信號指示待機模式，比如電池驅(qū)動設(shè)備，待機功耗還可以通過關(guān)閉整體系統(tǒng)進一步降至30mW以下。這就是所謂的“零功耗”設(shè)計。“活動關(guān)閉”狀態(tài)的基本應(yīng)用原理圖參見圖3，待機模式時外部“省電”信號為高電平。隨后晶體管Qx導(dǎo)通拉低VINSENSE電壓，激活重啟保護。芯片立即停止開關(guān)操作，轉(zhuǎn)入省電模式。省電模式下的芯片耗電量僅為10μA。同時，VCC通過鉗位控制使電壓降至略低于啟動電壓水平，以保證從待機狀態(tài)快速重啟。

　　圖3：非活動信號的“零功耗”應(yīng)用原理圖

　　保護

　　TEA1733具有多重保護功能，例如：輸入過壓/欠壓保護、輸出過壓保護、過載保護、內(nèi)部/外部過熱保護。這些保護功能可以實現(xiàn)安全重啟或閉鎖保護。要實現(xiàn)安全重啟，芯片首先進入省電模式，當(dāng)所有條件都滿足時再恢復(fù)運行。省電模式運行時，OPTIMER引腳迅速充電至4.5V，隨后緩慢降至1.2V。啟動閉鎖保護時，芯片同樣先進入省電運行模式，但VCC電壓通過鉗位控制保持在6V左右。要對閉鎖保護進行復(fù)位操作，需要拔下主電源插頭將VCC電壓降至一定水平才能實現(xiàn)。6V鉗位電壓僅略高于閉鎖保護后快速重啟的電壓水平。

　　TEA1733的PROTECT引腳具有特殊的雙重保護功能：外部過熱保護和輸出過壓保護，詳見圖4。PROTECT引腳可提供32μA電流，吸收107μA電流。內(nèi)部電路通常將PROTECT引腳電壓調(diào)至0.68V。如果PROTECT引腳電壓介于0.5V - 0.8V，無保護功能。如果VCC電壓太高，最大吸收電流無法將PROTECT拉至0.8V以下，則檢測結(jié)果為輸出過壓。該保護可滿足常規(guī)應(yīng)用要求。隨著溫度增加，與PROTECT引腳連接的負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻器電阻降低。如果電源最大供電電流無法將PROTECT電壓提升至0.5V，則檢測結(jié)果為外部過熱。上述兩種情況都將激活閉鎖保護。

　　圖4：PROTECT引腳原理圖和VI曲線

　　可調(diào)超載超時

　　如果OPTIMER引腳連接方式如圖5所示，可允許短時超載運行。如果ISENSE峰值電壓超過400mV，OPTIMER引腳輸出11μA電流對外部電容器C2充電，超載計時器開始計時。對于長時間超載運行，一旦OPTIEMR引腳電壓超過2.5V，過載保護將被激活。對于短時間超載，如果OPTIMER電壓達到2.5V之前，ISENSE峰值電壓降至400mV以下，C2會立即放電，無保護動作。通過給C2和R3設(shè)置不同的值可以調(diào)節(jié)超載運行時間。

　　圖5：超載超時運行功能框圖和波形

　　高/低主電壓補償

　　對于固定頻率CCM，最大輸出功率不僅取決于一次峰值電流，還會受到占空比及輸入電壓影響。TEA1733集成輸入電壓補償電路，可確保極其穩(wěn)定的主電壓過載保護。過載補償電路通過VINSENSE引腳測量主電路電壓，并將其轉(zhuǎn)化成ISENSE引腳輸出電流。該輸出電流通過圖1中的軟啟動電阻R2產(chǎn)生電壓，限制傳感器電阻R1的最大輸出電流。通過調(diào)節(jié)R2，最大輸出功率可不受輸入電壓控制。

　　上市版本

　　TEA1733提供多個不同版本以滿足不同應(yīng)用需求。標準版本支持超載超時安全重啟。TEA1733L用于超載超時閉鎖保護。90kHz工作器件包括TEA1733A和TEA1733M，前者用于安全重啟，后者用于閉鎖保護。除了常規(guī)的SO8封裝形式外，TEA1733(L)芯片還可使用DIP8封裝，又稱為TEA1733(L)P。

　　結(jié)論

　　TEA1733已成為恩智浦新推出的GreenChip系列低功率AC/DC轉(zhuǎn)換控制芯片中的首款產(chǎn)品，高度集成的特點使其完全能夠滿足低成本、緊湊型電源設(shè)計日益增長的市場需求?！傲愎摹痹O(shè)計待機功耗小于30mW。與同類產(chǎn)品相比，TEA1733的功耗性能，特別是待機模式下的低功耗特點在計算和通信等低功耗應(yīng)用中具有很強的競爭力。