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内带监控器的高电压电流型PWM控制器HV9606应用

作者:时间:2012-03-15来源:网络收藏
1.概述

  HV9606主要应用于分布式电路板安装电源。该器件开关频率很高,电源输出较大功率(20A,3.3V)时,高频变压器的体积很小。该器件工作电压很低,输入电流很小。采用该控制器的小功率电源,具有很高的效率,通常可达到90%以上。
  HV9606采用固定频率电流型控制模式,器件内部输出脉冲占空比被限制在50%以下。利用该器件外加很少元器件,即可组成单端反激、正激和同步正激隔离或不隔离直流变换器。由于工作电压UDD很低,所以在不隔离变换器中,高频变压器可省去升压绕组。芯片内的充电泵可以产生驱动外接N沟道MOSFET所需的栅极电压,并且不需要箝位。该器件对通信和网路系统中常出现的250V高压瞬变具有一定的抗干扰性,符合IEEE802.3动力以太计算机网和ETR-080 ISDN要求。
振荡器振荡频率可以调整,并且允许与其他同样的器件或主控时钟有一定的公差。
  芯片输入电流几乎为零,输入电压UIN低于20V时,达到起动稳压器的起动/停机门限值以前,输入电流小于6μA。该器件除了由VIN脚供电外,还可由VDD脚供电。在这种条件下,输入电压范围为2.9V—5.5V。
  其他的功能有:电流取样脉冲前沿消隐,可调整软起动时间、精密带隙基准电压和等。可完成微处理器监控和复位。输入电压短时中断后,可以封锁软起动电路,因而可减小输出和输入电容器的容量。
  该器件主要应用于动力以太计算机网和VOLP终端设备电缆调制解调器和放大器、ISDN网络终端设备和适配器、网络设备、服务器、PC机和个人电子设备、通信系统和终端分布式电路板上电源、电池备用供电系统、便携式电子设备的电源、汽车和重型设备等。

2. 引脚功能

  HV9606电流型高电压PWM控制器采用20脚SSOP封装。引脚排列如图1所示,各引脚的功能如下:


图1 HV9606引脚排列图

  1脚 VDD:PWM逻辑和模拟电路电源脚。加到VIN脚的输入电压超过输入稳压器的起动电压时,接在该脚的电容器的额定电压调整为2.9V。PWM电路起动后,升压电源将该脚电压调整在3.3V或5V。VIN脚接到PGND脚时,HV9606可由VDD脚供电,该脚电压范围为2.9V—5.5V,欠压封锁值为2.8V。
  2脚 START:该脚与VIN脚之间接入电阻分压器,设定起动稳压器的起动电压。
  3脚 STOP:该脚与VIN脚之间接入电阻分压器,设定起动稳压器停机电压。该脚接SGND脚后,该器件可实现小功率睡眠状态控制功能。
  4脚 VIN:该脚为起动线性稳压器输入脚。该脚可承受的输入电压范围为15V—250V。当起动(START)脚和停机(STOP)脚电压高于20V时,该脚的漏电流小于6μA。
  5脚 VREF:该脚输出精度为1%的基准电压。        
  6脚 SS:接在该脚的外部电容器的容量决定软起动过程的时间。当监控器的STATUS(状态)输出脚为低电平,栅极驱动电源VX2脚为低电平或发生过流状态后,软起动过程开始。输入电源短时中断,但变换器输出电压尚未下降到设定的最低极限值时,为了使电源系统快速恢复工作,监控器可以封锁软起动电路,因而不会出现软起动过程。
  7脚 SYNC:该脚接到其他HV9606控制器的SYNC脚,可将系统的工作频率设定在各个振荡器中最高的振荡频率。利用晶体管的开路集电极、MOSFET的开漏逻辑栅极或光电耦合器均可实现与主控时钟同步。主控时钟的占空比小于50%。多只HV9606需要同步工作时,为了消除寄生电容对电路板的影响,VDD脚应接入上拉电阻。该电阻的阻值决定于工作频率和主控时钟的占空比。
  8脚 RC:该脚与SGND脚之间应接入一只电阻。该电阻决定内部定时电容器的充电电流,从而决定内部振荡器的振荡频率。PWM脉冲频率为振荡频率的一半。
  9脚 SGND:所有逻辑电路和模拟电路公共接地脚。
  10脚 PGND:栅极驱动电路的接地脚。
  11脚 CS:电流取样输入脚。正常工作中,当该脚电压超过0.5 UREF时,过流保护电路工作,应当说明,为了防止因开关管MOSFET导通瞬间的电流过大而使过流保护电路误动作,在MOSFET开通的前85nS内,不采样电流。回路控制峰值工作电流取样电压可以设定在0.5UREF以下的任意数值。
  12脚 GATE:推挽式CMOS输出脚。该脚输出电压用于驱动外接N沟道功率MOSFET的栅极。
  13脚 VX2:栅极驱动电路的电源脚。该脚电压是UDD的二倍,它是由充电泵二倍压电路产生的。
  14脚和15脚 CA和CB:充电泵外接电容器脚。在这两脚之间接入0.01μF电容器,可在VX2脚产生两倍于UDD的电压。
  16脚 NI:误差放大器高阻抗同相输入脚。
  17脚 COMP:误差放大器输出脚。
  18脚 FB:误差放大器高阻抗反相输入脚。
  19脚 SENSE:监控器的输入脚。该脚输入电压上升时,监控器状态改变为0.85UREF+0.075V。该脚输入电压下降时,监控器状态改变为0.85UREF -0.075V。
  20 脚 STATUS:监控器输入脚。当取样输入电压为高电平时,该输出通过10μA电流源拉高到UDD,同时关断软启动电路。当取样输入电压为低电平时,该输出脚变为低电平,该电平可直接控制微处理器复位,也可用于驱动光电耦合器或LED指示器。

3. 基本工作原理

  HV9606电流型PWM控制器主要由:可调起动停机控制电路、起动稳压器、VDD欠压封锁电路、振荡器、同步电路、二倍压电路、VX2欠压封锁电路、带隙基准电压源、电流取样和限流电路、误差放大器、软起动控制电路、PWM电路、监控器等部分组成,如图2所示。


图2  HV9606内部框图


3.1 起动稳压器

  当VIN脚电压为20V时,起动稳压器被起动/停机电路封锁,VIN脚漏电流为6μA。当有效输入电压超过可调的起动电压时,起动稳压器正常工作,并且在VDD脚产生2.9V额定电压。该电压是HV9606内部除起动/停机电路外所有电路的电源电压。稳压器输入电压可高达250V。该电压是电话线最高保护电压。由于该稳压器能够承受很高的电压,所以HV9606可用于有140Vrms市电供电的设备中。该稳压器最小输出电流为5mA,可满足芯片内各电路的要求,还可为外部MOSFET栅极驱动电路供电,直到PWM输出端的升压电路使VDD脚电压高于稳压器设定电压,此时,稳压器被迫关断,并且VIN脚的输入电流减小到漏电流值。VDD脚应外接1μF以上的旁路电容器。该电容器可提供倍压器所需的峰值电流和外接MOSFET所需的栅极驱动电流.
  在小功率电源中,不用升压电路,该电路也可正常工作。应当注意,起动稳压器的功耗不能过大。如果输入电压很高并且所需的栅极驱动电量较大(高频工作),稳压器的功耗就很大。
  VDD脚加入2.9V~5.5V电压,HV9606也能正常工作,在这类应用中,VIN、START和STOP脚都应接到SGND脚。这样,电源就不具有STAR/STOP控制功能,起动稳压器也不工作。

3.2 VDD欠压封锁

  为了保证电源正常工作,当稳压器输出电压比起动稳压器设定电压低于100mV以上时,欠压封锁(VDDUVLO)电路应使内部电路维持在复位状态。为了保证稳定起动,VDD欠压封锁具有100mV滞后电压。

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