固定頻率返馳轉換器TEA1733

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

　　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。

　　固定頻率返馳轉換器

　　返馳轉換器是目前最常見的開關電源拓撲形式。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引腳調節(jié)。負載結果由光耦合器測量并傳送回CTRL引腳。流經外部電阻R1的一次電流由ISENSE引腳檢測。峰值電壓通過內部電壓對比、調整，與CTRL電壓呈比例變化。通過控制峰值電流相應調整占空比，當占空比超過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，通過降低開關頻率減少開關損失。內部電壓控制振蕩器(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關系圖。

　　圖2：ISENSE峰值電壓、開關頻率與CTRL電壓關系圖

　　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。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，比如電池驅動設備，待機功耗還可以通過關閉整體系統(tǒng)進一步降至30mW以下。這就是所謂的“零功耗”設計?！盎顒雨P閉”狀態(tài)的基本應用原理圖參見圖3，待機模式時外部“省電”信號為高電平。隨后晶體管Qx導通拉低VINSENSE電壓，激活重啟保護。芯片立即停止開關操作，轉入省電模式。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、內部/外部過熱保護。這些保護功能可以實現安全重啟或閉鎖保護。要實現安全重啟，芯片首先進入省電模式，當所有條件都滿足時再恢復運行。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。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。內部電路通常將PROTECT引腳電壓調至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，則檢測結果為輸出過壓。該保護可滿足常規(guī)應用要求。隨著溫度增加，與PROTECT引腳連接的負溫度系數(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設置不同的值可以調節(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產生電壓，限制傳感器電阻R1的最大輸出電流。通過調節(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。

　　結論

　　TEA1733已成為恩智浦新推出的GreenChip系列低功率AC/DC轉換控制芯片中的首款產品，高度集成的特點使其完全能夠滿足低成本、緊湊型電源設計日益增長的市場需求?！傲愎摹痹O計待機功耗小于30mW。與同類產品相比，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用中具有很強的競爭力。