DPA-Switch系列集成控制器在小功率DC-DC变换器中的应用（一）

1．引言

DPA-Switch是美国Power Integration公司推出的新型系列集成控制器，目前有DPA423R、DPA424R、DPA425R和DPA426R四种型号。该系列集成控制器采用CMOS工艺，其拓扑形式与TOPSwitch系列集成控制器相同，内部集成高压功率MOSFET、PWM控制电路、故障保护电路以及其他控制电路，是小功率DC－DC变换器高度集成解决方案的理想选择。

2．特点和引脚说明

2．1 特点

DPA-Switch系列集成控制器具有以下特点：

　　（1）内部集成电流检测电路；

　　（2）内置自动重启动功能，在输出过载及开路状态下提供相应的保护；

　　（3）定频PWM控制，300KHz和400KHz两种开关频率可供选择；

　　（4）输入电压范围宽：16VDC－75VDC；

　　（5）电压模式控制，在不进行斜坡补偿的条件下，占空比能够达到75％，同时提供5-10KHz的环路带宽；

　　（6）源极接线结构可有效降低EMI；

　　（7）线电压欠压保护功能符合ETSI标准；

　　（8）具有线电压过压保护功能；

　　（9）采用低成本电路结构实现同步整流功能；

　　（10）具有软启动功能，有效降低系统应力和过冲；

　　（11）限流功能可通过外部电路编程控制；

　　（12）最大占空比可编程控制；

　　（13）支持正激和反激电路拓扑；

　　（14）独特的周期跳越功能；

　　（15）采用滞后型过热关断功能实现系统故障自动恢复；

　　（16）具有外部时钟信号同步功能。

2．2 引脚说明

DPA-Switch系列集成控制器采用6引脚TO-263-7C封装，如图1所示。其引脚功能简介如下：

Control（C）（引脚1）：控制引脚，误差放大器及反馈电流输入端，用于占空比控制。在正常工作状态下，由内置分流调节器提供内部偏置电流。电源旁路及自动重启动/补偿电容也接于该脚。

　　·Line-Sense（L）（引脚2）：母线检测引脚，过压信号、欠压锁定信号、母线前馈信号、远程ON/OFF信号以及同步信号输入端。该脚与Source脚（引脚4）相连其功能将失效。

　　·External Current Limit（X）（引脚3）：限流功能外部控制引脚，外部限流调节信号、远程ON/OFF信号输入端。该脚与Source脚（引脚4）相连其功能将失效。

　　·Source（S）（引脚4）：内部输出MOSFET的源极引脚，变压器原边控制电路公共端及参考点。

　　·Frequency（F）（引脚5）：开关频率选择端，该端与Source脚（引脚4）相连，开关频率为400KHz，该脚如与Control脚（引脚1）相连，开关频率为300KHz。

　　·Drain（D）（引脚6）：内部高压输出MOSFET漏极输出端，内部高压偏置电流源通过该端提供驱动偏置电流。该端还是内部漏极电流限幅检测端。

3．工作原理

DPA-Switch系列集成控制器的内部原理框图如图2所示。由于DPA-Switch采用了与TOPSwitch相同的拓扑形式，因此TOPSwitch所具有的高压启动、逐周限流、环路补偿、自动重启动以及过热关断等基本功能，DPA-Switch同样具备。除此以外，DPA-Switch还具有一些更先进的功能：

　　（1）5ms软启动限流功能，能够有效限制抑制系统启动瞬间的峰值电流和峰值电压，最大限度的减小或去除输出过冲的影响；

　　（2）最大占空比和母线前馈功能使DPA-Switch更适用于正激和反激变换器；

　　（3）工作频率高达400KHz，磁性部件尺寸更小，所提供的环路带宽更宽；

　　（4）轻载时的周期跳越功能最大限度的降低了待机功耗；

　　（5）母线欠压检测功能确保系统在上电或掉电过程中正常工作，并使系统符合相关标准；

　　（6）母线过压保护功能使DPA-Switch在输入过压和母线浪涌电压条件下获得足够的保护；

　　（7）限流功能可以通过外部电路进行设置，极大的提高了设计的灵活性，并能够有效的抑制因过载而造成的功率激升；

　　（8）能够实现同步功能；

　　（9）能够实现远程ON/OFF功能；

　　（10）具有热故障排除后系统自动恢复功能；

　　（11）开关频率、限流阈值以及欠压锁定阈值精确而稳定，受温度变化的影响很小。