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    SD8530AS内置高压三极管的原边控制开关电源控制器

    字号:T|T
    文章出处:骊微电子责任编辑:电源管理芯片人气:-发表时间:2019-12-17 09:56
      SD8530AS是离线式开关电源集成电路,内置线损补偿和峰值电流补偿的高端开关电源控制器。通过检测变压器原级线圈的峰值电流和辅助线圈的反馈电压,控制系统的输出电压和电流,达到输出恒压或者恒流的目的。
      
      完整的工作周期分为峰值电流检测和反馈电压检测:  
      当三极管导通,通过采样电阻检测原级线圈的电流,此时FB端电压为负,输出电容对负载供电,输出电压VO下降;当原级线圈的电流到达峰值时,三极管关断,FB端电压检测开始。存储在次级线圈的能量对输出电容充电,输出电压VO上升,并对负载供电。当同时满足恒压、恒流环路控制的开启条件后,三极管才开启。随之,芯片再次进入峰值电流检测。
      
      1. 电路启动和欠压锁定  
      系统上电,电路由高压直流母线通过启动电阻对 VCC 管脚外置的电容充电。当 VCC 上升到 14.5V,电路开始工作;在电路正常工作过程中,由启动电阻和辅助线圈共同供电来维持 VCC 电压;当 VCC 下降到 6.0V 进入欠压锁定状态,启动电阻对 VCC 电容供电,VCC 上升到 14.5V,电路启动重新工作。
      
      2. 峰值电流检测  
      当驱动高电平提供基极驱动电流,三极管导通,通过采样电阻检测呈线性增大的原级线圈的电流,当达到设定的电流限制值即峰值电流,三极管关断! 
      在三极管导通时会产生一个瞬间的毛刺,如果该毛刺的幅度超过峰值电流阈值 VPK,即会导致驱动关断。因此设置前沿消隐时间 TLEB=0.6µs,消除由该毛刺带来的可能的误触发! 
      根据开关续流占空比 Ds 来检测系统负载,随着系统负载逐渐增大至 Ds 超过 38%时,系统进入重载,峰值电流阈值 VPK1=0.5V;当系统负载从重载逐渐降低至 Ds 小于 19%时,峰值电流阈值 VPK2=0.33V。
      
      3. 峰值电流补偿  
      由关断延迟时间导致实际检测到的峰值电流值,随着输入交流电压的增大而增大,而峰值电流值直接反映输出电流,因此造成输出电流随输入交流电压的线性调整率会比较差! 
      SD8530AS 利用反馈电压 FB 管脚的负电平来检测交流输入电压,根据检测到的负电压产生一个恒流源,叠加到峰值电流检测 ISEN 端,使不同输入电压下的峰值电流基本保持不变,改善输出电流的调整率。
      
      4. 反馈电压检测  
      当三极管关断,反馈电压为正,在 FB 为正的 1/2 时间点进行采样,采样得到的电压经过与恒压阈值 VCV的比较、放大、保持,产生恒压环路的关断时间 TOFF,从而实现输出的恒压! 
      同时电路对 FB 为正、为负或衰减振荡的时间进行计算,FB 为正的时间为 TOFF1 表示变压器的次级线圈有电流,FB为负的时间为 TON、FB 衰减振荡的时间为 TOFF2,在这两个时间内变压器的次级线圈没有电流。该开关电源的占空比:
     
     
     
      输出电流即变压器次级线圈的平均电流: 
     

     
      ISP为次级线圈的峰值电流,IPK为原级线圈的峰值电流,n 为原次级线圈的匝比! 
      因此,在峰值电流恒定的条件下,当 DS=DSmax=0.50(该占空比由电路内部设定),电路进入恒流环路控制模式,实现输出电流的恒定。
      
      5. 线损补偿  
      在实际的应用设计中,输出电压在电缆线上会有不同程度的压降 VCAB! 
      考虑到不同输出电流下的 VD 基本不变,该因素忽略而着重考虑与输出电流呈正比的 VCAB。因此为了提高输出电压的负载调整率,需对恒压阈值 VCV进行一定的补偿! 
      根据输出电流计算公式,在峰值电流恒定的条件下,占空比 DS即表示输出电流的负载情况。
      
      因此线损补偿后的恒压阈值:
      
      K 为线损补偿系数,不同补偿系数的电路适用于不同的电缆线。例如 SD8530AS,线损补偿系数为 6%,因此空载恒压阈值为 4.0V,补偿后满载的恒压阈值为 4.24V。
      
      6. FB 过压;ぁ 
      当 FB 管脚电压超过过压;さ缪 VOVP=6.6V 时,输出关断。该状态直到 VCC 降到关断电压以下电路重新启动。
     
      
      7. 短路;ぁ 
      当系统处于续流状态,FB 管脚电压小于典型值 1.0V 以及 Ds 超过 46%时,系统检测到输出短路。此状态如果 8 个开关周期内保持不变,则电路锁定,开关关断,直到 VCC 降到关断电压以下电路重新启动。
      
      8. 过温;ぁ 
      当电路处于过温;ぷ刺,输出关断以防止电路由于过热而导致损坏。过温;さ奈露鹊阄 155°C,过温;さ幕指淳哂谐僦吞匦砸员苊夤卤;び胝9ぷ髯刺姆锤蠢椿乇浠。迟滞区间为 30°C,即要等电路温度下降到 125°C,电路才能正常工作。
      
      9. 电路环路开路;ぁ 
      当功率三极管导通时,如果 FB 管脚负电平大于-0.6V,则为环路开路状态,进入环路开路;,输出关断,电路锁定,直到 VCC 降到关断电压以下电路重新启动。
      
      10. PFM 调制频率的设定  
      PFM 调制频率范围由固定的导通时间 TON和恒压环路控制关断时间所决定。因此当关断时间最长至 TOFFmax时,电路处于空载状态,工作频率最低;当关断时间最短时,电路处于满载工作状态,工作频率达到最高。
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