集成了500V啟動(dòng)單元的ICE3BS02離線開關(guān)電源電流模式控制器

概述
ICE3BS02 是開關(guān)電源電流控制脈寬調(diào)制器。它尤其適用于LCD顯示器、打印機(jī)和筆記本電腦的適配器、DVD播放器、機(jī)頂盒及工業(yè)輔助電源的AC/DC電源。本文將介紹此款I(lǐng)C的特點(diǎn)。
ICE3BS02可提供“主動(dòng)”間歇模式，以達(dá)到最低的待機(jī)功耗需求，即空載時(shí)小于100mW。它對反饋輸入的連續(xù)監(jiān)視使得一旦輸出負(fù)載跳變，便能夠立即響應(yīng)。是否進(jìn)入和離開間歇模式僅由反饋電壓決定。在“主動(dòng)”間歇模式下輸出紋波可小于 1%。ICE3BS02的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，當(dāng)溫度過高、VCC過壓、VCC欠壓、系統(tǒng)開環(huán)或輸出過載時(shí)，設(shè)備將會(huì)進(jìn)入自動(dòng)重啟模式。
芯片中還集成了一個(gè)高壓啟動(dòng)單元，一旦超過15V的欠壓鎖定電壓，這個(gè)啟動(dòng)單元就被關(guān)斷。由于不需要外接的啟動(dòng)電阻，從而降低了功耗。在輕載情況下，大大提高了效率。在反饋線路中，光耦合器后面通常外接的RC濾波器也集成到芯片中，以減少芯片外的元件數(shù)。
此外，通過改變軟啟動(dòng)電容的值，可提供一個(gè)可調(diào)整的保護(hù)延遲，以支持在有限時(shí)間內(nèi)需要浪涌功耗的應(yīng)用(例如接通電容負(fù)載)。保護(hù)延遲避免在負(fù)載突變時(shí)芯片進(jìn)入自動(dòng)重啟模式，此時(shí)，開關(guān)電源將供給最大功率(由感應(yīng)電阻決定)。當(dāng)芯片進(jìn)入“主動(dòng)”間歇模式時(shí)，也用到了同樣可調(diào)整的保護(hù)延遲。

保護(hù)模式(自動(dòng)重啟模式)
ICE3BS02提供自動(dòng)重啟模式作為保護(hù)。當(dāng)檢測到以下的故障類型時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)入自動(dòng)重啟模式：
? 啟動(dòng)過程中VCC 過壓
? 溫度過高
? 輸出過載
? 系統(tǒng)開環(huán)
? VCC欠壓
?光耦合器短路
一旦進(jìn)入自動(dòng)重啟模式，內(nèi)部的參考電壓就被切斷，以盡量減少芯片的電流。在此模式下，平均電流僅為300mA，因?yàn)榇藭r(shí)工作的只有控制器欠壓鎖定(UVLO)，它通過在VVCCon/VVCcoff的開/關(guān)來控制啟動(dòng)單元。
由于沒有輔線圈的自供電，VCC開始下降。當(dāng)VCC低于8.5V時(shí)，UVLO接通集成的啟動(dòng)單元，它將 VCC充電至15V，因此啟動(dòng)單元重新關(guān)斷，芯片進(jìn)入啟動(dòng)階段。
當(dāng)所有的系統(tǒng)故障被清除，在軟啟動(dòng)過后，芯片會(huì)在GATE輸出以開關(guān)周期自動(dòng)啟動(dòng)。

VCC過壓保護(hù)
在電壓過高的情況下， VCC電壓必須從約15V的正常電壓升高到17V, 以在啟動(dòng)過程中觸發(fā)電壓過高比較器。將 VCC 電容充電到這個(gè)值需要一定的時(shí)間。自動(dòng)重啟模式僅在VSOFTS小于 4V 且VFB大于4.8V 的條件下觸發(fā)。

輸出過載保護(hù)
當(dāng)VFB升至高于 4.8V時(shí), VSOFTS被允許升至高于它以前的鉗位電壓4.4V。如果VSOFTS超過 5.3V，控制器進(jìn)入自動(dòng)重啟模式。

系統(tǒng)開環(huán)保護(hù)
對保護(hù)模式的檢測和激發(fā)同前面的保護(hù)模式類似。當(dāng) VFB 升至高于4.8V時(shí)，VSOFTS被允許升至高于它以前的鉗位電壓4.4V。如果 VSOFTS超過 5.3V，控制器進(jìn)入自動(dòng)重啟模式。
負(fù)載跳變/“主動(dòng)”間歇模式的保護(hù)延遲
負(fù)載跳變時(shí)，在激發(fā)過壓保護(hù)并進(jìn)入自動(dòng)重啟模式前，控制器提供了一個(gè)保護(hù)延遲。這個(gè)時(shí)間是通過將軟啟動(dòng)電容從4.4V充電至5.4V而產(chǎn)生的。在這個(gè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)，反饋引腳的電壓可以升至高于4.8V，卻不會(huì)由于過載保護(hù)而切斷。在這個(gè)過程中，傳遞的功率受限于由感應(yīng)電阻值所決定的最大峰值電流。當(dāng)VFB降至小于1.32V時(shí)，如果檢測到低負(fù)載情況，同樣的過程將發(fā)生在外部的軟啟動(dòng)電容上。僅當(dāng)VSOFTS超過 4V且VFB仍小于1.32V時(shí)，進(jìn)入“主動(dòng)”間歇模式。
“主動(dòng)”間歇模式
在輕載情況下，開關(guān)電源進(jìn)入“主動(dòng)”間歇模式。在這種狀態(tài)下，控制器始終處于工作狀態(tài)。因此 VCC必須大于關(guān)閉閾值電壓 VCCoff=8.5V。VCC引腳的電容被用來保證避免VCC降至低于 VCcoff。在“主動(dòng)”間歇模式下，不僅輸出電壓VOUT的紋波小，對負(fù)載激增的反應(yīng)速度快，同時(shí)效率也大大提高。當(dāng)FB的電壓降至小于1.32V，SOFTST 引腳的電容就被允許從正常工作模式的鉗位電壓4.4V開始充電。如果VSOFTST超過5.4V，就進(jìn)入“主動(dòng)”間歇模式。產(chǎn)生前面所提到的可以通過使用軟啟動(dòng)電容調(diào)整的保護(hù)延遲，以避免由于負(fù)載激增而突然進(jìn)入間歇模式。
在“主動(dòng)”間歇模式，ISENSE引腳的電流檢測電壓VISENSE被恒定在 0.257V，以減小傳導(dǎo)損耗。除了參考電壓和偏置電壓，所有的內(nèi)部電壓都被關(guān)斷，以將總的 VCC電流消耗降至小于1.1mA。FB電壓此時(shí)在3.4V~4V之間呈鋸齒形變化。
一個(gè)高的負(fù)載跳變導(dǎo)致FB電壓立即超過4.8V。這會(huì)使“主動(dòng)”間歇模式復(fù)位并將開關(guān)電源轉(zhuǎn)換到正常工作模式以提供最大的電流來穩(wěn)定VOUT。
軟啟動(dòng)
芯片ICE3BS02還提供了軟啟動(dòng)功能。在VSOFTS超過4V前，由外部電容CSOFTS和內(nèi)部上拉電阻RSOFTS一起產(chǎn)生的信號(hào)VSOFTS決定占空比。在開始階段，CSOFTS很快被充電至1V左右。因此，軟啟動(dòng)是在1V~4V之間進(jìn)行的。如果這個(gè)電壓達(dá)到4V，最大電流值由反饋引腳的電壓決定，或由感應(yīng)電阻所限定。如果軟啟動(dòng)結(jié)束，而且未出現(xiàn)輸出過載，則VSOFTS被鉗位在4.4V。ICE3BS02的典型應(yīng)用電路如圖2所示?！?/P>