通華芯開關(guān)電源THX203設(shè)計(jì)指導(dǎo)文檔

ID:474232 · 發(fā)表于 2019-2-2 00:04

【THX203H開關(guān)電源控制器集成電路的應(yīng)用】

概述
高性能電流模式PWM 控制器。專為高性價(jià)比AC/DC 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)。在85V-265V 的寬電壓范圍內(nèi)提供高達(dá)12W 的連續(xù)輸出功率，峰值輸出功率更可達(dá)18W。優(yōu)化的高合理性的電路設(shè)計(jì)結(jié)合高性能價(jià)格比的雙極型制作工藝，最大程度上節(jié)約了產(chǎn)品的整體成本。該電源控制器可工作于典型的反激電路拓?fù)渲�，�?gòu)成簡(jiǎn)潔的AC/DC 轉(zhuǎn)換器。IC 內(nèi)部的啟動(dòng)電路被設(shè)計(jì)成一種獨(dú)特的電流吸入方式，可利用功率開關(guān)管本身的放大作用完成啟動(dòng)，這顯著地降低了啟動(dòng)電阻的功率消耗；而在輸出功率較小時(shí)IC 將自動(dòng)降低工作頻率，從而實(shí)現(xiàn)了極低的待機(jī)功耗。在功率管截止時(shí)，內(nèi)部電路將功率管反向偏置，直接利用了雙極性晶體管的CB 高耐壓特性，大幅提高功率管的耐電壓能力直到700V 的高壓，這保證了功率管的安全。IC 內(nèi)部還提供了完善的防過載防飽和功能，可實(shí)時(shí)防范過載、變壓器飽和、輸出短路等異常狀況，提高了電源的可靠性。電流限制及時(shí)鐘頻率可由外部器件進(jìn)行設(shè)定。
現(xiàn)可提供DIP8 的標(biāo)準(zhǔn)封裝和滿足歐洲標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)保無鉛封裝。

特點(diǎn)
l 內(nèi)置700V 高壓功率開關(guān)管，極少的外圍器件
l 鎖存脈寬調(diào)制，逐脈沖限流檢測(cè)
l 低輸出降頻功能，無輸出功耗可低于0.3W
l 內(nèi)建斜坡與反饋補(bǔ)償功能
l 獨(dú)立上限電流檢測(cè)控制器，實(shí)時(shí)處理控制器的過流、過載
l 關(guān)斷周期發(fā)射極偏壓輸出，提高了功率管的耐壓
l 內(nèi)置具有溫度補(bǔ)償?shù)碾娏飨拗齐娮�，精確電流限制
l 內(nèi)置熱保護(hù)電路
l 利用開關(guān)功率管的放大作用完成啟動(dòng)，啟動(dòng)電阻的功耗減少10 倍以上
l 極少的外圍元器件
l 低啟動(dòng)和工作電流
l VCC 過壓自動(dòng)限制
l 寬電壓連續(xù)輸出功率可達(dá)12W, 峰值輸出功率可達(dá)18W
應(yīng)用領(lǐng)域
l 適配器ADAPTOR （如旅行充電器、外置電源盒等）
l 開放式電源OPENFRAME （如DVD、DVB 等）
高性能電流模式PWM 開關(guān)電源控制器
工作條件
項(xiàng)目最小典型最大單位
供電電壓，VCC 4.8 5.5 9.0 V
引腳輸入電壓-0.3 - Vcc V
峰值反向電壓- - 520 V
峰值開關(guān)電流- - 600 mA
定時(shí)電容650 680 920 PF
振蕩頻率45 61 65 KHz
工作溫度0 70 ℃
電氣參數(shù)（ Ta=25℃, Vcc=5.5-7.5V, Ct=680PF, RS=1 Ω）
輸出部分
項(xiàng)目測(cè)試條件最小典型最大單位
開關(guān)管最大耐壓Ioc=10mA 700 - - V
開通飽和壓降Ioc=600mA - - 1 V
輸出上升時(shí)間CL=1nF - - 75 ns
輸出下降時(shí)間CL=1nF - - 75 ns
輸出限制電流Tj=0-100 ℃ 540 580 620 mA
OE 鉗位電壓OE=0.001-0.60A - 1.5 - V
參考部分
項(xiàng)目測(cè)試條件最小典型最大單位
參考輸出電壓Io=1.0mA 2.4 2.5 2.6 V
電源調(diào)整率Vcc=5.5-9V - 2 20 mV
負(fù)載調(diào)整率Io=0.1-1.2mA - - 3 %
高性能電流模式PWM 開關(guān)電源控制器
項(xiàng)目測(cè)試條件最小典型最大單位
溫度穩(wěn)定性- 0.2 - mV/ ℃
輸出噪聲電壓F=10Hz-10KHz - - 50 μV
長(zhǎng)期穩(wěn)定性T=85 ℃條件下工作1000h - 5 - mV
振蕩器部分
項(xiàng)目測(cè)試條件最小典型最大單位
振蕩頻率Ct=680PF 55 61 67 KHz
頻率隨電壓變化率Vcc=5.5-9V - - 1 %
頻率隨溫度變化率Ta=0-85 ℃ - - 1 %
振蕩器振幅(Vp-p) - 2.5 - V
振蕩器下降沿Ct=680PF - 800 - ns
反饋部分
項(xiàng)目測(cè)試條件最小典型最大單位
上拉電流- 0.50 0.60 mA
輸入阻抗
下拉電阻- 30 - KΩ
電源抑制比Vcc=5.5-9V - 60 70 dB
電流取樣部分
項(xiàng)目測(cè)試條件最小典型最大單位
電流取樣門限0.54 0.58 0.62 V
防上限電流RS=1 Ω 0.54 0.58 0 A
電源抑制比- 60 70 dB
傳輸延時(shí)- 150 250 ns
脈寬調(diào)制部分
項(xiàng)目測(cè)試條件最小典型最大單位
最大占空比53 57 61 %
最小占空比- - 3.5 %
電源電流
項(xiàng)目測(cè)試條件最小典型最大單位
啟動(dòng)接受電流1.6 2.0 2.4 mA
啟動(dòng)靜態(tài)電流- 55 80 μA
靜態(tài)電流Vcc=8V - 2.8 - mA
啟動(dòng)電壓8.6 8.8 9.0 V
振蕩器關(guān)閉電壓4.0 4.3 4.5 V
再__________啟動(dòng)電壓- 3.7 - V
過壓限制門限9.2 9.6 10.0 V

原理描述
l 啟動(dòng)階段，上電時(shí)VR 關(guān)閉；FB上拉電流源關(guān)閉；OE 由功率管輸入啟動(dòng)電流到VCC；OB 控制功率管的基極電流，限制功率管集電極電流（即THX203H 啟動(dòng)接受電流），從而保證功率管的安全；在VCC 電壓上升到8.8V ，啟動(dòng)階段結(jié)束，進(jìn)入正常階段。

l 正常階段，VCC 電壓應(yīng)保持在4.8~9.0V，VR 輸出2.5V 基準(zhǔn)；FB 上拉電流源開啟；振蕩器輸出OSC1 決定最大占空比，輸出OSC2 試圖觸發(fā)電源進(jìn)入開周期、及屏蔽功率管開啟電流峰；若FB 小于1.8V（約在1.2-1.8V之間）振蕩器周期將隨之增加，F(xiàn)B 越小振蕩器周期越寬、直至振蕩器停振（此特性降低了開關(guān)電源的待機(jī)功耗）；若外圍反饋試圖使VCC 大于9.6V ，則內(nèi)電路反饋到FB使VCC 穩(wěn)壓在9.6V（利用此特性可以不采用外圍反饋電路，由內(nèi)電路穩(wěn)定輸出電壓，但穩(wěn)壓精度較低）；開周期，OB 為功率管提供基極電流，OE 下拉功率管的發(fā)射極到IS，而且OB 采用斜坡電流驅(qū)動(dòng)（指OB 開電流是IS 的函數(shù)，當(dāng)IS=0V 時(shí)OB 開電流約40mA ，然后OB 開電流隨IS 線性增加，當(dāng)IS 增加到0.6V 時(shí)OB 開電流約120mA ，此特性有效地利用了OB 的輸出電流，降低了THX203H 的功耗），若IS 檢測(cè)到FB 指定電流則進(jìn)入關(guān)周期；關(guān)周期，OB 下拉，功率管不會(huì)立即關(guān)斷，但OE 箝位1.5V（功率管關(guān)斷后基極反向偏置，提高了耐壓）；在開或關(guān)周期，如檢測(cè)到功率管超上限電流，則上限電流觸發(fā)器優(yōu)先置位，強(qiáng)制FB 下降，占空比變小，從而保護(hù)功率管和變壓器；在下一個(gè)關(guān)周期開始沿或FB 小于1.8V ，上限電流觸發(fā)器復(fù)位。另外，THX203H 內(nèi)置熱保護(hù)，在內(nèi)溫度高于140℃后調(diào)寬振蕩器的周期，使THX203H溫度不超過150 ℃；內(nèi)置斜坡補(bǔ)償，在THX203H 大占空比或連續(xù)電流模式時(shí)能穩(wěn)定開/關(guān)周期。
l 若VCC 降到4.3V 左右，振蕩器關(guān)閉，OSC1 、OSC2 低電平，電源保持關(guān)周期；
VCC 繼續(xù)下降到3.7V 左右，THX203H重新進(jìn)入啟動(dòng)階段。
去開啟0.6V
電流峰
上限電流
觸發(fā)器
電參數(shù)定義
l 啟動(dòng)接受電流：?jiǎn)?dòng)階段OB 輸入0.5mA時(shí)OC 點(diǎn)電流。
l 啟動(dòng)靜態(tài)電流：VCC 接濾波電容和可調(diào)電流源， CT 接680PF ，其它引腳懸空，能使VCC 振蕩時(shí)（即能完成THX203H 啟動(dòng)的）最小電流源電流。
l 啟動(dòng)電壓：上述VCC 振蕩的最大VCC 值。
l 再啟動(dòng)電壓：上述VCC 振蕩的最小VCC 值。
l 振蕩器關(guān)閉電壓：上述VCC 振蕩下降沿，使振蕩器停振的VCC 值。
l 靜態(tài)電流：正常階段，F(xiàn)B 由1.0K電阻接地，VCC 電源電流。
l 振蕩器上拉/下拉電流：正常階段，F(xiàn)B=2.5V,CT=1.25V，CT 處上拉/下拉電流。
l FB 上拉電流：正常階段，F(xiàn)B=2.5V,IS=0V 時(shí)， FB 處上拉電流。
l FB 防上限電流：正常階段，F(xiàn)B=6V,IS=0.3V ，F(xiàn)B 處下拉電流。
l 內(nèi)反饋電源電壓：無外圍待機(jī)反饋電路的THX203H 電源，正常階段時(shí)VCC 值。
l OC 上限電流：FB=6V ，F(xiàn)B 下拉電流開始動(dòng)作時(shí)的最小OC 電流。
l 斜坡電流驅(qū)動(dòng)：指功率管基極驅(qū)動(dòng)OB 開電流是IS 的函數(shù)，當(dāng)IS=0V 時(shí)OB 開電流約40mA ，然后OB 開電流隨IS 線性增加，當(dāng)IS 增加到0.6V 時(shí)OE 開電流約

全部解說附件中

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