有源嵌位PWM控制器LM5025原理及應(yīng)用
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時(shí)間：2012-03-15
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
LM5025有兩種過(guò)流保護(hù)。一種是CS1的采樣電壓大于0.25V時(shí)，逐脈沖限流模式。一種是CS2的采樣電壓大于0.25V時(shí)，控制器進(jìn)行打嗝式限流保護(hù)。此時(shí)控制器關(guān)斷輸出，先對(duì)軟啟動(dòng)電容放電并將軟啟動(dòng)電流源降到1uA，軟啟動(dòng)電容完全放電后，再由1uA的電流源緩慢充電。當(dāng)SS端電壓接近1V時(shí)，PWM比較器在OUT_A產(chǎn)生第一個(gè)脈沖，軟啟動(dòng)電流源恢復(fù)到20uA（如圖3所示）。
兩種過(guò)流保護(hù)模式確保變換器在重載情況下可靠工作。如果在重載時(shí)想將變換器作為電流源使用，可將電流采樣信號(hào)輸入CS1，CS2接地，通過(guò)CS1的逐脈沖限流模式來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果在重載時(shí)想將變換器暫時(shí)關(guān)斷，然后再軟啟動(dòng)。將電流采樣信號(hào)輸入CS2，CS1接地，通過(guò)CS2打嗝式限流模式來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果重載情況一直持續(xù)，這種限流方式將不斷重復(fù)。打嗝式限流模式可以降低變換器的熱損耗，而在逐脈沖限流模式下，變換器會(huì)有較高的熱損耗，適用于短時(shí)重載情況。
如果同時(shí)需要兩種限流模式，短時(shí)重載使用CS1逐脈沖限流模式，而持續(xù)重載使用CS2的打嗝式限流模式，那么電感電流的斜坡就要足夠大，在CS1關(guān)斷主輸出開(kāi)關(guān)之前，斜坡達(dá)到CS2的門(mén)限。這就要求在電流采樣端有一個(gè)高的dv/dt，使采樣信號(hào)在達(dá)到CS1門(mén)限之前，達(dá)到CS2的門(mén)限。在CS端濾波器、低阻值電流采樣電阻或在超載情況下不飽和的電感，都會(huì)使斜坡達(dá)不到CS2的門(mén)限。
在靠近控制器的每個(gè)CS端要接RC濾波器。每個(gè)CS輸出端內(nèi)部都有一個(gè)MOS管，在每個(gè)周期末對(duì)電流采樣濾波電容放電，以提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)。這兩個(gè)MOS管在每一個(gè)主開(kāi)關(guān)周期時(shí)導(dǎo)通50ns，用來(lái)削減電流采樣信號(hào)上升沿尖峰干擾。
LM5025內(nèi)部CS比較器可以響應(yīng)瞬時(shí)噪聲脈沖，對(duì)電流采樣濾波器和采樣電阻的布局有嚴(yán)格要求。CS濾波器的電容必須靠近芯片并直接連在芯片的CS和GND端。如果使用電流互感器進(jìn)行電流檢測(cè)，互感器次極的兩端都要接濾波器，濾波器應(yīng)靠近芯片。如果在主開(kāi)關(guān)MOSFET的源極接采樣電阻進(jìn)行電流采樣，該電阻要求是一個(gè)低感抗的電阻。所有對(duì)噪聲敏感的信號(hào)地都應(yīng)在芯片GND附近連接在一起，信號(hào)地與功率地（采樣電阻的地）單點(diǎn)連接。
4．6 振蕩器同步
LM5025 振蕩器頻率（F）由一個(gè)外接在RT和GND之間的電阻設(shè)定。
RT電阻應(yīng)靠近芯片并直接連在芯片的RT、GND端。LM5025的內(nèi)部振蕩器可和較低或較高頻率的外部時(shí)鐘同步。較低的外部時(shí)鐘的頻率可低至內(nèi)部振蕩器工作頻率的80%，最高外同步頻率則沒(méi)有限制。同步時(shí)鐘所需最小脈寬為100ns。如不需要同步，SYNC端應(yīng)接地。若將RT和REF連接，內(nèi)部振蕩器不工作，將同步時(shí)鐘連接，同步信號(hào)直接作為控制器的主時(shí)鐘。同步信號(hào)（在伏秒積限制范圍內(nèi)）可以控制工作頻率和最大占空比。最大占空比D是同步信號(hào)的（1-D）倍。
4．7 前饋補(bǔ)償
在VIN和GND端之間外接一個(gè)電阻(RFF)和電容(CFF)，產(chǎn)生PWM斜坡信號(hào)。RAMP端的斜坡信號(hào)隨輸入電壓變化而變化。變化的斜坡提供輸入前饋補(bǔ)償，用以提高電壓模式控制的輸入瞬態(tài)響應(yīng)。斜坡信號(hào)和誤差信號(hào)通過(guò)PWM運(yùn)算放大器控制主輸出的占空比。伏秒積鉗位比較器同時(shí)監(jiān)控RAMP端，當(dāng)斜坡幅值大于2.5V時(shí)結(jié)束當(dāng)前周期。在每一個(gè)周期末，內(nèi)部時(shí)鐘或伏秒積限制比較器先將斜坡信號(hào)復(fù)位為零。
4．8 熱保護(hù)
LM5025內(nèi)置熱關(guān)斷電路，保護(hù)芯片不超過(guò)最大結(jié)溫。熱保護(hù)典型值是165?C，控制器進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，輸出驅(qū)動(dòng)和輸入偏置穩(wěn)壓器都不工作。熱滯后25?C之后，變換器重新軟啟動(dòng)。
5 結(jié) 語(yǔ)
以LM2025為核心的有緣鉗位變換器，具有完善的保護(hù)功能、穩(wěn)定的性能和較低的成本?？蓮V泛應(yīng)用于各種電源設(shè)計(jì)中。
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