IRS27951：240WAC－DC電源解決方案

IR公司的IRS27951/2是自振蕩半橋驅(qū)動(dòng)器，特別適用于LLC諧振DC-DC轉(zhuǎn)換器應(yīng)用。器件提供過(guò)流保護(hù)，每路工作頻率最高為500kHz，可編程軟起動(dòng)時(shí)間和頻率以及死區(qū)時(shí)間,主要應(yīng)用在LCD和PDP TV，電信和PC開(kāi)關(guān)電源，家庭音頻系統(tǒng)。

IRS2795（1/2）是一款用于DC-DC諧振轉(zhuǎn)換器的自振蕩半橋驅(qū)動(dòng)器IC，特別適用于LLC諧振半橋轉(zhuǎn)換器。通過(guò)采用兩個(gè)外部元件，使其頻率和死區(qū)時(shí)間可以進(jìn)行外部編程。該IC采用低邊MOSFET的通態(tài)電阻提供過(guò)電流保護(hù)。通過(guò)外部的CT/SD引腳將電壓下拉使其低于使能電壓閾值，該IC即可以停止工作。


圖1 IRS27951/2方框圖

圖2 IRS27951/2典型應(yīng)用電路圖

IRS27951/2主要特性

?簡(jiǎn)單的初級(jí)控制解決方案，用于固定和可變頻率的DC-DC諧振變換器

?每通道最大500kHz的輸出，占空比為50％

?自舉工作通道浮動(dòng)電壓最高可達(dá)600V

?可編程最小和最大開(kāi)關(guān)頻率

?可編程軟啟動(dòng)頻率和軟啟動(dòng)時(shí)間

?可編程死區(qū)時(shí)間

?微功率啟動(dòng)和超低靜態(tài)電流

?采用低邊MOSFET Rds（on）的過(guò)流保護(hù)

?用戶啟動(dòng)的微功耗“睡眠模式”

?欠壓閉鎖

?設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，元件數(shù)量少

?無(wú)鉛

IRS27951/2應(yīng)用

? LCD和PDP電視

?電訊開(kāi)關(guān)電源，電腦開(kāi)關(guān)電源

?家庭音響系統(tǒng)

圖3 IRS27951評(píng)估板電路圖

圖4 IRS27951評(píng)估板PCB布局圖(頂層)

IRS27951評(píng)估板

用于IRAC27951SR-240W評(píng)估板該具有IRS27951諧振半橋控制器和IR11682雙通道同步整流控制器。該評(píng)估板包括一個(gè)前端AC-DC整流級(jí)，并與一個(gè)具有24V輸出電壓軌的半橋諧振DCDC轉(zhuǎn)換器級(jí)聯(lián)。前端是一個(gè)常規(guī)的帶有整流橋和EMI濾波器的整流器級(jí)。

下行轉(zhuǎn)換器是一個(gè)多諧振半橋LLC轉(zhuǎn)換器，其由IRS27951（U1）控制器HVIC控制。該控制器驅(qū)動(dòng)兩個(gè)半橋MOSFET，有死區(qū)時(shí)間并且有50％的固定占空比，可根據(jù)反饋信號(hào)來(lái)改變頻率，以針對(duì)負(fù)載和輸入電壓的變化來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。如前所述，除了電流保護(hù)，所有控制諧振轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)所需的關(guān)鍵功能，可以使用其8引腳控制器IC進(jìn)行外部編程。

在這個(gè)參考設(shè)計(jì)中，IRS27951是自我供電。在上電和給VCC電容（CDC2和CVcc1）充電時(shí)，啟動(dòng)電阻Rstart1~Rstart3為IRS27951提供啟動(dòng)電流。一旦Vcc電壓超過(guò)Vccuv+閾值，IRS27951開(kāi)始工作并且電源變壓器的輔助繞組給IC提供偏置。當(dāng)24V負(fù)載從0A~10A變化時(shí)，輔助繞組的電壓可能會(huì)有很大變化，因此，采用一個(gè)線性穩(wěn)壓器（包括 DZ4，Rvcc和Q2）將VCC保持在14.5V。

變壓器采用磁集成法，在變壓器上集成了諧振系列和并聯(lián)電感。變壓器次級(jí)繞組的配置選擇是中心抽頭式。反饋回路是一個(gè)經(jīng)典配置，采用了TL431（U3）來(lái)調(diào)整光耦TLP621（U2）的電流。光耦晶體管通過(guò)調(diào)整控制器IC引腳上RT的電流來(lái)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻率，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)。

次級(jí)整流由同步整流控制器IR11682和兩個(gè)PQFN功率MOSFET來(lái)實(shí)現(xiàn)。每個(gè)輸出腳使用一個(gè)IRFH5006和一個(gè)60V MOSFET（導(dǎo)通電阻典型值3.5mohm）。使用同步整流大大降低了傳導(dǎo)功率損耗。10A的連續(xù)輸出電流不需要散熱片。采用高度集成的雙通道SmartRectifierTM控制器IR11682，也節(jié)省了PCB的面積。

同步整流電路連接在低邊配置中。所以，IR11682可直接驅(qū)動(dòng)兩個(gè)SR MOSFET。一個(gè)RCD電路添加到IR11682 VD的感應(yīng)輸入上，用以提供前沿濾波器和關(guān)斷延遲補(bǔ)償。

通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的線性穩(wěn)壓器Q1（一般NPN晶體管）和齊納二極管Dz2（12V）將R11682 偏置到24V。此外，第二個(gè)齊納二極管Dz3（9.1V）是用來(lái)防止輸出電壓很低時(shí)同步整流電路被激活。當(dāng)輸出電壓接近18V時(shí)，IR11682將開(kāi)始運(yùn)作。