集成了500V启动单元的ICE3BS02离线开关电源电流模式控制器

概述
ICE3BS02 是开关电源电流控制脉宽调制器。它尤其适用于LCD显示器、打印机和笔记本电脑的适配器、DVD播放器、机顶盒及工业辅助电源的AC/DC电源。本文将介绍此款IC的特点。
ICE3BS02可提供“主动”间歇模式，以达到最低的待机功耗需求，即空载时小于100mW。它对反馈输入的连续监视使得一旦输出负载跳变，便能够立即响应。是否进入和离开间歇模式仅由反馈电压决定。在“主动”间歇模式下输出纹波可小于 1%。ICE3BS02的结构如图1所示。
为了提高系统的稳定性和安全性，当温度过高、VCC过压、VCC欠压、系统开环或输出过载时，设备将会进入自动重启模式。
芯片中还集成了一个高压启动单元，一旦超过15V的欠压锁定电压，这个启动单元就被关断。由于不需要外接的启动电阻，从而降低了功耗。在轻载情况下，大大提高了效率。在反馈线路中，光耦合器后面通常外接的RC滤波器也集成到芯片中，以减少芯片外的元件数。
此外，通过改变软启动电容的值，可提供一个可调整的保护延迟，以支持在有限时间内需要浪涌功耗的应用(例如接通电容负载)。保护延迟避免在负载突变时芯片进入自动重启模式，此时，开关电源将供给最大功率(由感应电阻决定)。当芯片进入“主动”间歇模式时，也用到了同样可调整的保护延迟。

保护模式(自动重启模式)
ICE3BS02提供自动重启模式作为保护。当检测到以下的故障类型时，系统将进入自动重启模式：
? 启动过程中VCC 过压
? 温度过高
? 输出过载
? 系统开环
? VCC欠压
?光耦合器短路
一旦进入自动重启模式，内部的参考电压就被切断，以尽量减少芯片的电流。在此模式下，平均电流仅为300mA，因为此时工作的只有控制器欠压锁定(UVLO)，它通过在VVCCon/VVCcoff的开/关来控制启动单元。
由于没有辅线圈的自供电，VCC开始下降。当VCC低于8.5V时，UVLO接通集成的启动单元，它将 VCC充电至15V，因此启动单元重新关断，芯片进入启动阶段。
当所有的系统故障被清除，在软启动过后，芯片会在GATE输出以开关周期自动启动。

VCC过压保护
在电压过高的情况下， VCC电压必须从约15V的正常电压升高到17V, 以在启动过程中触发电压过高比较器。将 VCC 电容充电到这个值需要一定的时间。自动重启模式仅在VSOFTS小于 4V 且VFB大于4.8V 的条件下触发。

输出过载保护
当VFB升至高于 4.8V时, VSOFTS被允许升至高于它以前的钳位电压4.4V。如果VSOFTS超过 5.3V，控制器进入自动重启模式。

系统开环保护
对保护模式的检测和激发同前面的保护模式类似。当 VFB 升至高于4.8V时，VSOFTS被允许升至高于它以前的钳位电压4.4V。如果 VSOFTS超过 5.3V，控制器进入自动重启模式。
负载跳变/“主动”间歇模式的保护延迟
负载跳变时，在激发过压保护并进入自动重启模式前，控制器提供了一个保护延迟。这个时间是通过将软启动电容从4.4V充电至5.4V而产生的。在这个时间区间内，反馈引脚的电压可以升至高于4.8V，却不会由于过载保护而切断。在这个过程中，传递的功率受限于由感应电阻值所决定的最大峰值电流。当VFB降至小于1.32V时，如果检测到低负载情况，同样的过程将发生在外部的软启动电容上。仅当VSOFTS超过 4V且VFB仍小于1.32V时，进入“主动”间歇模式。
“主动”间歇模式
在轻载情况下，开关电源进入“主动”间歇模式。在这种状态下，控制器始终处于工作状态。因此 VCC必须大于关闭阈值电压 VCCoff=8.5V。VCC引脚的电容被用来保证避免VCC降至低于 VCcoff。在“主动”间歇模式下，不仅输出电压VOUT的纹波小，对负载激增的反应速度快，同时效率也大大提高。当FB的电压降至小于1.32V，SOFTST 引脚的电容就被允许从正常工作模式的钳位电压4.4V开始充电。如果VSOFTST超过5.4V，就进入“主动”间歇模式。产生前面所提到的可以通过使用软启动电容调整的保护延迟，以避免由于负载激增而突然进入间歇模式。
在“主动”间歇模式，ISENSE引脚的电流检测电压VISENSE被恒定在 0.257V，以减小传导损耗。除了参考电压和偏置电压，所有的内部电压都被关断，以将总的 VCC电流消耗降至小于1.1mA。FB电压此时在3.4V~4V之间呈锯齿形变化。
一个高的负载跳变导致FB电压立即超过4.8V。这会使“主动”间歇模式复位并将开关电源转换到正常工作模式以提供最大的电流来稳定VOUT。
软启动
芯片ICE3BS02还提供了软启动功能。在VSOFTS超过4V前，由外部电容CSOFTS和内部上拉电阻RSOFTS一起产生的信号VSOFTS决定占空比。在开始阶段，CSOFTS很快被充电至1V左右。因此，软启动是在1V~4V之间进行的。如果这个电压达到4V，最大电流值由反馈引脚的电压决定，或由感应电阻所限定。如果软启动结束，而且未出现输出过载，则VSOFTS被钳位在4.4V。ICE3BS02的典型应用电路如图2所示。■