固定频率返驰转换器TEA1733

TEA1733适用于绝大部分功耗不超过75W的系统，典型应用包括：上网本适配器、LCD监视器和打印机适配器。该控制器支持断续导通模式(DCM)和连续导通模式(CCM)。高输出功率下的固定频率操作结合低输出功率下的降频运行可以提高整个负载范围内的工作效率。

　　TEA1733集成的频率抖动功能可以降低电磁干扰(EMI)，另外还提供多项保护功能以保证器件的耐用性与可靠性。

　　固定频率返驰转换器

　　返驰转换器是目前最常见的开关电源拓扑形式。图1给出了TEA1733返驰式拓扑典型布置形式。TEA1733使用峰值电流控制，输出功率由CTRL引脚调节。负载结果由光耦合器测量并传送回CTRL引脚。流经外部电阻R1的一次电流由ISENSE引脚检测。峰值电压通过内部电压对比、调整，与CTRL电压呈比例变化。通过控制峰值电流相应调整占空比，当占空比超过50%时激活斜率补偿，以避免谐波失真。最大占空比不超过74%。

　　图1：TEA1733典型配置

　　低功率运行时，通过降低开关频率减少开关损失。内部电压控制振荡器(VCO)可以逐渐将频率降低至0Hz。为避免声频噪声，随着频率降低，峰值电流降至最大电流的25%。图2给出了频率和峰值电流控制对应关系图。

　　图2：ISENSE峰值电压、开关频率与CTRL电压关系图

　　TEA1733集成频率抖动功能可降低EMI干扰。通过抖动振荡器将中心频率控制在66.5kHz±4kHz。抖动振荡器频率选择260Hz以避免声频噪声。

　　启动期间，电源电压VCC通过启动电阻的电流充电，该芯片耗电量仅为10µA左右，因此无需高电压启动电路。当VCC达到20.6V左右的启动电压且所有其他条件同时满足时，控制器开始动作。此后，电源电压由变压器辅助绕组负责。不包括DRIVER引脚负载的正常工作电流为0.5mA。低耗电量有助于提高效率。

　　待机模式

　　由于耗电量少且频率低，使用TEA1733的待机功率不超过100mW。如果配上合适的电阻器和X电容等外部器件，通常65W/19.5V电源待机功率测量值为48mW(115Vac)或84mW(230Vac)。

　　如果提供外部“运行/省电”信号指示待机模式，比如电池驱动设备，待机功耗还可以通过关闭整体系统进一步降至30mW以下。这就是所谓的“零功耗”设计。“活动关闭”状态的基本应用原理图参见图3，待机模式时外部“省电”信号为高电平。随后晶体管Qx导通拉低VINSENSE电压，激活重启保护。芯片立即停止开关操作，转入省电模式。省电模式下的芯片耗电量仅为10µA。同时，VCC通过钳位控制使电压降至略低于启动电压水平，以保证从待机状态快速重启。

　　图3：非活动信号的“零功耗”应用原理图

　　保护

　　TEA1733具有多重保护功能，例如：输入过压/欠压保护、输出过压保护、过载保护、内部/外部过热保护。这些保护功能可以实现安全重启或闭锁保护。要实现安全重启，芯片首先进入省电模式，当所有条件都满足时再恢复运行。省电模式运行时，OPTIMER引脚迅速充电至4.5V，随后缓慢降至1.2V。启动闭锁保护时，芯片同样先进入省电运行模式，但VCC电压通过钳位控制保持在6V左右。要对闭锁保护进行复位操作，需要拔下主电源插头将VCC电压降至一定水平才能实现。6V钳位电压仅略高于闭锁保护后快速重启的电压水平。

　　TEA1733的PROTECT引脚具有特殊的双重保护功能：外部过热保护和输出过压保护，详见图4。PROTECT引脚可提供32µA电流，吸收107µA电流。内部电路通常将PROTECT引脚电压调至0.68V。如果PROTECT引脚电压介于0.5V - 0.8V，无保护功能。如果VCC电压太高，最大吸收电流无法将PROTECT拉至0.8V以下，则检测结果为输出过压。该保护可满足常规应用要求。随着温度增加，与PROTECT引脚连接的负温度系数(NTC)热敏电阻器电阻降低。如果电源最大供电电流无法将PROTECT电压提升至0.5V，则检测结果为外部过热。上述两种情况都将激活闭锁保护。

　　图4：PROTECT引脚原理图和VI曲线

　　可调超载超时

　　如果OPTIMER引脚连接方式如图5所示，可允许短时超载运行。如果ISENSE峰值电压超过400mV，OPTIMER引脚输出11μA电流对外部电容器C2充电，超载计时器开始计时。对于长时间超载运行，一旦OPTIEMR引脚电压超过2.5V，过载保护将被激活。对于短时间超载，如果OPTIMER电压达到2.5V之前，ISENSE峰值电压降至400mV以下，C2会立即放电，无保护动作。通过给C2和R3设置不同的值可以调节超载运行时间。

　　图5：超载超时运行功能框图和波形

　　高/低主电压补偿

　　对于固定频率CCM，最大输出功率不仅取决于一次峰值电流，还会受到占空比及输入电压影响。TEA1733集成输入电压补偿电路，可确保极其稳定的主电压过载保护。过载补偿电路通过VINSENSE引脚测量主电路电压，并将其转化成ISENSE引脚输出电流。该输出电流通过图1中的软启动电阻R2产生电压，限制传感器电阻R1的最大输出电流。通过调节R2，最大输出功率可不受输入电压控制。

　　上市版本

　　TEA1733提供多个不同版本以满足不同应用需求。标准版本支持超载超时安全重启。TEA1733L用于超载超时闭锁保护。90kHz工作器件包括TEA1733A和TEA1733M，前者用于安全重启，后者用于闭锁保护。除了常规的SO8封装形式外，TEA1733(L)芯片还可使用DIP8封装，又称为TEA1733(L)P。

　　结论

　　TEA1733已成为恩智浦新推出的GreenChip系列低功率AC/DC转换控制芯片中的首款产品，高度集成的特点使其完全能够满足低成本、紧凑型电源设计日益增长的市场需求。“零功耗”设计待机功耗小于30mW。与同类产品相比，TEA1733的功耗性能，特别是待机模式下的低功耗特点在计算和通信等低功耗应用中具有很强的竞争力。