1 LM5046的功能
新推出的全橋移相控制器LM5046,包含執(zhí)行全橋變換器的全部功能,它既可以按電流型工作,也可以按電壓型工作,它放置于DC-DC的初級側(cè)工作,具有100V的高壓啟動源,它提供具有2A驅(qū)動的高邊及低邊柵驅(qū)動器。直接驅(qū)動外部四支組成全橋拓?fù)涞?a class="innerlink" href="http://ihrv.cn/tags/MOSFET" title="MOSFET" target="_blank">MOSFET,同時加入了對二次側(cè)同步整流MOSFET的驅(qū)動信號,由外部電阻調(diào)節(jié)前沿及后沿的主控與同步驅(qū)動間的死區(qū)時間,其它特色有逐個電流式限流保護,打嗝模式重新起動,最高振蕩頻率為2MHz,可以外同步。芯片還有過熱保護功能。在UVLO和打嗝模式下禁止同步整流信號。反饋系統(tǒng)有寬帶光耦接口,其驅(qū)動二次側(cè)同步整流信號不用變壓器而采用隔離信號傳輸器件Si8420BB,簡化了設(shè)計及裝配,LM5046組成的全橋DC-DC基本電路如圖1。
其28個PIN腳功能如下:
1PIN UVLO線路欠壓閂鎖端,外部用一個電阻分壓器從Uin接至GND,設(shè)置關(guān)斷點及待機比較器電平。當(dāng)UVLO達到0.4V時,VCC和VREF被禁止。在1.25V時,SS端重新起動,控制器開始工作。窗口設(shè)置由內(nèi)部20μA電流漏及外部電阻分壓器決定。
2PIN OVP/OTP過壓保護端,用一個外部分壓器從Uin到GND設(shè)置過壓條件的關(guān)斷點。此外,在外部加一支NTC熱檢測分壓器,用來設(shè)置過熱保護點的溫度,閾值為1.25V,窗口由內(nèi)部20μA電流源及外部電阻分壓器決定。
3PIN RAMP送至PWM比較器.調(diào)制斜波給PWM比較器,此斜波可以是由初級電流或與初級電壓成比例的預(yù)置信號,將此端復(fù)位到GND時將終止每一個周期。
4PIN CS電流檢測輸入,如果CS端電平超出750mY,則PWM輸出脈沖將終止,進入逐個周期式限流,一個內(nèi)部開關(guān)保持CS端在低電平停留40ns,隨后輸出開關(guān)電平變?yōu)楦唠娖剑糜谙[前沿傳輸。
5PIN SLOPE斜率補償電流,一個從0~100μA上斜電流源用來提供斜率補償(電流型工作時),該端可以通過一支合適的電阻接到CS端來提供斜率補償。如果不需要斜率補償,將其接至GND。
6PIN COMP輸入到脈沖寬度調(diào)制器,外部光耦接到此端,給出的電流送至內(nèi)部NPN晶體管的電流鏡,PWM的占空比在零輸入時為最大,達到1mA時,占空比減到0。電流鏡改善了頻率響應(yīng),減少了經(jīng)過光耦的交流電壓。
7PIN REF 5V基準(zhǔn)電壓源,最大供出15mA電流,用0.1μF電容在外部旁路。
8PIN RT/SYNC振蕩器頻率設(shè)置及外同步控制,外部用一支電阻接于RT和AGND端設(shè)置振蕩器頻率。外同步采用AC耦合法,將同步脈沖加到RT/SYNC端,正常同步電平為1.5~2V。
9PIN AGND模擬GND,其與功率GND直接單獨連接。
10PIN DR1同步整流器前沿延遲,將一支電阻接于RD1到AGND。設(shè)置從SR1的下降沿的延遲,或SR2與HO2/LO1的上升沿(或HO1/LO2)。
11PIN RD2同步整流器后沿延遲。將一支電阻接于RD2到AGND,設(shè)置從HO1/LO2下降沿的延遲(或LO2/HO1),以及SR2或SR1相應(yīng)的上升沿的延遲。
12PIN RES重新起動時段,當(dāng)CS端超出750mV,電流限制閾值時,有一個30μA電流源進入RES電容,用于PWM周期的剩余時間,如果RES電容電壓達到1.0V,則SS端電容放電,禁止HO1、HO2、LO1、LO2和SR1、SR2的輸出。SS端保持低電平直到RES電容上的電壓上斜道2~4V之間共八
個時段。此間其以10μA充電5μA放電。延遲順序后,SS端電容釋放之,進入正常起動順序。
13PIN SS軟起動輸入,IC內(nèi)20μA電流源在起動期間給SS端充電,輸入到PWM比較器電壓隨SS電容充電上升到穩(wěn)態(tài),開始增加PWM占空比。將SS端電平下拉到200mV以下時停止PWM脈沖,并關(guān)斷同步整流器驅(qū)動到低電平。
14PIN SSSR二次側(cè)軟起動,外部接一支電容加上內(nèi)部20μA電流源設(shè)置軟起動斜波給二次側(cè)同步整流器,SSSR電容充電在初級輸出脈沖后使能,即SS>2V及ICOMP<800μA之下。
15PIN SSOFF軟關(guān)斷禁止。當(dāng)SS OFF端接到AGND時,LM5046軟關(guān)斷。系在Uin,UVLO故障及打嗝式過流保護時出現(xiàn),如果SSOFF端接于REF端,控制器為在任何條件下都是硬關(guān)斷。
19PIN SR2同步整流驅(qū)動器,控制同步整流器的柵輸出,源出峰值電流100mA漏入400mA。
21PIN VCC起動穩(wěn)壓器的輸出,起動穩(wěn)壓器的輸出在內(nèi)部調(diào)節(jié)到9.5V,一旦二次側(cè)軟起動達到1V,VCC輸出減到7.7V,如果輔助繞組將此端電壓上升到9.5V設(shè)置點以上,內(nèi)部起動穩(wěn)壓器將關(guān)斷,以減小IC的功耗。
22PIN PGND功率地與AGND直接連接。
23PIN、20PIN LO1、LO2兩低邊輸出驅(qū)動PWM柵驅(qū)動輸出,驅(qū)動能力為源出1.5A峰值、漏入2A峰值能力。
24PIN SR1同步整流驅(qū)動器,控制同步整流器的柵輸出,源出峰值電流100mA、漏入400mA。
25PIN、18PIN BST1、2柵驅(qū)動升壓點,將高邊柵驅(qū)動升壓電容接于BST1、2和SW1、2之間,當(dāng)SW1、2為低電平時給升壓電容充電。
26PIN、17PIN:HO1、2高邊輸出驅(qū)動器,高邊PWM輸出能力為源出1.5A,漏入2A。
27PIN、16PIN HS1、2開關(guān)結(jié)點,接到高邊MOSFET源極與低邊MOSFET漏極以及變壓器初級線圈處。
28PIN Uin高壓輸入端,高壓起動源輸入,工作范圍為14~100V。也可以與VCC連接直接由外部穩(wěn)壓器供電。
2 集成電路的特性
(1)高壓起動源
LM5046包含一個內(nèi)部高壓起動穩(wěn)壓器,它允許輸入端(Uin)直接接到外部電源電壓,可以從14~100V。瞬間可承受105V。當(dāng)UVLO端大于0.4V時VCC穩(wěn)壓器開始給VCC外部電容充電,VCC調(diào)整器供電給VREF基準(zhǔn)源及外部全橋功率MOSFET的柵驅(qū)動供電。當(dāng)VCC端電壓超過UV欠壓閾值時,內(nèi)部基準(zhǔn)源達到5V,此時UVLO電壓將大于1.25V,軟起動電容釋放,正常工作開始,VCC內(nèi)部穩(wěn)壓器輸出設(shè)有限制,VCC電容值取決于整個系統(tǒng)的設(shè)計及起動充電,推薦VCC電容從0.47~10μF。
LM5046的內(nèi)部功耗可以用外部供電來減小,VCC輸出電壓在IC內(nèi)部設(shè)置在9.5V,同步整流開始工作后,VCC電壓減小到7.7V,在典型應(yīng)用中,輔助源通過二極管接到VCC,這個輔助線圈必須將VCC升到8V以上,去關(guān)斷內(nèi)部的高壓起動源,從輔助繞組給VCC供電,可以改善效率,減小控制IC的功耗,VCC、UV電路在此模式將停止功能,VCC決不能降到UV閾值以下,正常工作時,Uin到VCC不會正向偏置,因此輔助源電壓VCC決不能超過VIN電壓。
一個外部DC偏置電壓可用來替代內(nèi)部穩(wěn)壓器,從外部接到’VCC和Uin兩端,外部偏置源電壓必須大于10V,低于14V。
(2)線路欠壓檢測器
LM5046有兩個UVLO的電平電路,當(dāng)UVLO電壓低于0.4V時,控制器處于低電流的關(guān)斷模式。當(dāng)UVLO端電壓大于0.4V,但低于1.25V時,控制器處于待機模式。待機時,VCC和REF偏置源激活,但控制器輸出驅(qū)動被禁止。當(dāng)VCC和REF輸出超過欠壓閾值時,UVLO端電平大于1.25V。軟起動電容釋放,正常工作開始,從Uin到GND的分壓器設(shè)置點電壓用來設(shè)置變換器最小工作電壓,分壓器設(shè)計必需使UVLO端電平大于1.25V。當(dāng)Uin進入設(shè)計范圍時,UVL0窗口完成,由內(nèi)部20μA電流漏出進入分壓器設(shè)置點,當(dāng)UVLO電壓降到1.25V閾值以下時,電流漏使能,使UVLO端迅速下降,其0.4V的窗口關(guān)斷,內(nèi)部50mV窗口的比較器。
UVLO端還可以用來執(zhí)行各種遙控的使能及禁止功能,可強制UVLO處于待機條件(0.4V
用一個外部電壓分壓器設(shè)置過壓或過熱保護。在OVP條件時,SS和SSSR電容放電,所有輸出被禁止,分壓器必須設(shè)計成應(yīng)對OVP時要大于1.25V。當(dāng)過壓或過熱條件出現(xiàn)時,窗口變化由內(nèi)部20μA電流源完成。當(dāng)OVP端超過1.25V時,20μA電流源激活,迅速升高OVP端電壓。當(dāng)OVP端電壓降到1.25V閾值以下時,電流源被禁止,使OVP端電壓迅速降下。
(4)基準(zhǔn)電壓源
REF端輸出5V,為線性穩(wěn)壓器,它用來偏置光耦的三極管及外部的管理電路,輸出電流為15mA,REF端需去耦瓷介電容,容值為0.1~10μF。
(5)振蕩器及外同步輸入
LM5046的振蕩器頻率設(shè)置用一支外部電阻接于RT和AGND之間。RT電阻將緊靠IC,設(shè)置頻率的電阻RT計算如下式:
例如,振蕩頻率為400 kHz,對每一相為200 kHz,RT的值為25 kΩ,如果LM5046由外部時鐘同步,信號必須耦合到RT端要由100pF電容隔開,RT端電壓通常為2.0V,外同步脈沖的幅度應(yīng)在3.5~5V,由低到高電平的傳輸,同步脈沖的寬度為15~200ns。RT電阻永遠(yuǎn)需要,無論是自由振蕩還是外同步,SYNC頻率必須等于或大于RT設(shè)置的頻率。當(dāng)外同步時,推薦加入斜率補償,其系從VCC到CS端加入一支電阻,還要禁止SLOPE端接AGND。(未完待續(xù))