此时,ISEN端上的电压高出0.8V,尔后长远保存在0.75V以上。
8PINDELAY过流的延缓关断。
此后端接一电容及电阻到GND,设置IC关断前的过流最
大时间以及IC重起动此后的延缓,每个时段ISEN端电压高出0.8V时,电容就由内部150ua
电流源发生器来缓慢放电。
若是此端电压到达2V,软起动电容就完成放电,开关频率被推到最大值。
150uA电流源总保持开启,在此端电压高出3.5V时,IC即停止开关。
内部电流源也关断,此端电压衰减由外面电阻放电完成。
IC在其电压降至0.3V以下时重新软起动。
用此方法在短路条件下,变换器用特别低的平均输入功率间歇式工作。
3PINCF准时电容。
此后端接一电容到GND,用于内部电流发生器的充电及放电,用接到4PIN(RFmin)的外面网络调治此内部电流发生器,从而决定变换器的开关频率。
4PINRFmin最低振荡频率设置。
此端供应预置的2V基准,用一支电阻此后端接到GND,以决定设置最低频率的电流。
用调频的闭环反应调治变换器输出电压。
光耦的光电三极管通
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过一支电阻接到此端,电阻值将设置最高工作频率。
一个R-C串联此后端接到GND,以设置从起动到牢固工作的频率搬动范围,并防范过冲。
5PINSTBY猝发模式工作阈值。
此端检测反应控制环的电压,并与内部1.25V基准比较,若是此端电压低于基准,IC即进入空载的状态。
其静态电流即减下来,芯片在此端电压高出
基准50mV后重新开起,软起动没有实行。
这个功能在负载降到几乎空载时完成猝发模式工作。
此负载水平可用接在光耦到RFmin端的电阻来调治.此端到RFmin在不使用猝发模式工作时可短接。
6PINISEN电流检测输入。
此端检测初级电流,可用一电阻或一电容分压器做无损检测,此输入无内部逐个周期式控制。
因此电压信号必定滤波以获取平均电流信息。
在其电压高出0.8V阈值时,软起动电容接到1PIN,内部放电,频率增加以限制功率经过分。
在输出短路
时,其平时凑近初级的恒定峰值电流,这个条件赞同由2PIN设置,令电流保持在建起值而无论频率的增加。
第二个比较器在1.5V基准时锁住器件令其关断,使耗资降到起动前水平。
尔后信息被锁住,必定到下一周期IC的电源电压使能,令其重新起动,闩锁被移去。
此时,Vcc端电压到达UVLO电压阈值以下。
假设此功能不用,将此端连接到GND。
7PINLINE线路检测输入。
此端用一电阻分压器接到高压输入总线端(AC或DC)作布朗输
出保护。
低于1.25V时关闭IC为低耗资,并放掉软起动电容的电荷。
在其电压高出1.25V时,
IC重新使能做软起动,比较时供应一个电流滞后,内部15uA电流源发生器在其低于1.25V时工作,在其高于1.25V时关断。
此端要用一旁路电容到地,减少噪声搅乱。
此端上的电压上限由内部齐纳限制,齐纳激活时,IC也关断。
正常使用时,此端电压为1.25V~6V。
8PINDIS锁住器件关断。
在内部此端接到一个比较器,在其上电压高出1.85V时,将
IC关掉,并使功耗降到起动前的水平。
此信息被锁住后,必定重新给IC加电才能令其重新
软起动,在Vcc电压降到UVLO阈值以下时,此闭锁才被移去,假设不用要将此端接地。
9PINPFC_STOP漏极开路的PFC控制器级的ON/OFF控制,平时此端开路,用以停止PFC,
用于保护或猝发模式工作。
在IC被,,LINE>6V及关断时,
此端为低电平。
在DELAY上的电压高出2V时又回到开路状态,此时电压降到,在UVLO
期间它开路,若是不用它,此端悬空不接。
10PINGNDIC公共端。
低边栅驱动电流回程端及IC工作电流回流端,全部偏置元件回
GND端要各自独立,为星状接法。
11PINLVG低边栅驱动输出端。
驱动能力为源出0.8A漏入0.3A。
驱动半桥电路低边的
MOSFET,在UVLO时此端为低电平。
12PINVccIC供电端。
也是低边栅驱动电压,要0.1uF电容旁路到GND。
也可用一独立
偏置电压供IC的信号局部。
13PINNC高压隔断端。
此端内部不接电路,隔走开高压及低压局部。
14PINOUT半桥的高边驱动输出的地端,高边栅驱动电流的回流端子,PCB布局时小心,
防范因接线太长出现尖刺电压。
15PINHVG高边浮动的栅驱动输出端,可源出,漏入。
驱动半桥电路高边的MOSFET,用一电阻在内部接到14PIN,以保证在UVLO时此端不处于浮动状态。
16PINVBOOT高边栅驱动的浮动电源电压。
升压电容接于此端到14PIN之间,由内部同步升压二极管给其电平搬动,并送来驱动信号。
此专利的结构取代了平时外面加上的高压二
极管。
L6599的应用注意
L6599是一个先进的双端输出专用于谐振半桥拓朴的控制器,在此变换器中,半桥的高
边,低边两开关交替地导通和关断〔相位差180°〕,也即工作在各50%占空比,诚然实质占
空比即导通时间与开关周期之比略小于50%,其内部有一固定的死区时间TD,将其插在一个
MOSFET的关断与另一MOSFET的导通之间。
在此死区时间内,两只MOSFET都关断。
这个死区
时间可保证变换器正确工作,要保证明现软开关以及高频工作下的低EMI。
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为了保证变换器的输出电压调整率,器件要能工作在不相同的模式下,各种工作模式取决于负载条件。
见图2。
图2L6599的多个工作模式
1,在重载,中载及轻载时,张弛振荡器产生一个对称的三角波,此时MOSFET的开关锁住,波形的频率与一电流相关,它去调制反应电路,结果由半桥驱动的槽路接受由反应环命令的
频率并保持输出牢固,于是它的工作频率取决于传输特色。
2,在猝发模式下,此时为空载或极轻负载,当负载降到此值以下时,变换器进入间歇式
工作,一些开关周期是在近似固定频率下工作,且由一些无效的周期间分开,两个MOSFET都处在关闭状态,随着负载进一步减小,会进入更长的无效周期,以减小平均开关频率。
当变
换器完满空载时,平均开关频率会降到几百赫兹,于是最小的磁化电流耗费随频率减下来,简单完成节能要求。
振荡器
振荡器在外面用一个电容CF调治,从3PIN接到GND,用接到4PIN的网络交替地充放电来定出,此端供应2V基准,有源出2mA电流能力,当源出更大电流时,会有更高频率,其方框电路见图3。
图3L6599的振荡器内外电路
在RFmin端的网络平时包括三个内容:
1,一个电阻RFmin接到此端与GND之间,它决定最低工作频率。
2,电阻RFmax,接于此端和光耦集电极之间〔其发射极接GND〕,光耦从二次侧传输反应信息,光电三极管将调制经过分支的电流,从而调制振荡器的频率,执行输出电压的调制,RFmax的值决定了半桥最高工作频率,此岁月电三极管处在饱合状态。
3,一个R-C串联电路〔Css+Rss〕接于此端到GND,用来设置起动时的频率搬动,注意在待机工作状态时,其奉献为0。
下面是最低及最高工作频率之间的数学关系表达式。
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在CF定在几百pf或几nf区间后,RFmin和RFmax的值将按所选振荡器频率来决定,从最低频到最高频,在此频率范围内要能稳压。
不相同的选择准那么是在猝发模式工作时对RFmaz将有不相同的值。
在图4中,给出振荡波形与栅驱动信号之间的关系。
在半轿的开关结点处示出。
注意,
低边驱动开启时,振荡器三角波上斜,而高边驱动开启时或IC在猝发模式下开关时,低边
MOSFET先导通给升压电容充电,结果,升压电容总是在充电后才令高边MOSFET工作。
工作在空载或特别轻的负载下。
图4振荡器波形与栅驱动信号的关系
当谐振半桥在轻载或空载时,它的开关频率将到达最大值,为保持输出电压在此条件下仍受控,并防范丧失软开关,必定让有效的节余电流流过变压器的励磁电感,自然,此电流产生一些附加耗费,这防碍实现变换器在轻载下的低耗费。
为战胜此问题,L6599的设计使变换器间歇工作〔猝发式工作〕,用插入几个开关周期中给出悠闲的输出,令两功率MOSFET关断,这样平均开关频率就减下来了。
结果,实质磁化电流的平均值及相关耗费也减下来了,使变换器成为节约能源的介绍品。
器件用5PIN可使其工作在猝发模式下,若是加到此端的电压降到1.25V以下,IC将进
入悠闲状态,此时两个栅驱动输出都为低电平,振荡器停止工作,软起动电容Css保持在充
电状态,仅有RFmin端的2V基准留住以使IC有最低的耗资。
Vcc电容也放了电,IC将在此端电压高出1.25V的50mV以上时恢复工作。
执行猝发模式工作,加到STBY端的电压需要与反应环路相关,图5示出最简单的关系适于窄输入电压范围工作。
图5窄输入电压时的猝发工作模式图6宽输入电压时的猝发工作模式
实质上,RFmax由开关频率fmax定出,高出后L6599进入猝发模式工作,一旦fmax固
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定,RFmax即可求出:
注意:
除非fmax在前面考虑,此处fmax是结合某些负载POUTB,在最小值时的状态,POUTB由变压器峰值磁化电流足够低,不能够产生音频噪声为决定。
谐振变换器的开关频率,还取决于输入电压。
因此对图5有较大输入电压范围的电路,
POUTB的值将变化,要予以考虑。
在此情况,介绍如图6的安排。
变换器的输入电压到STBY端,
由于开关频率与输入电压的非线性关系,要更实质地找出校正RA/(RA+RB)的合适数值,这
需要少量改变POUTB的值,小心地选择RA+RB总值必定大于Rc,以减小对LINE端电压的影响。
无论如何,用此电路时,它的工作能够下描述。
由于负载降到POUTB值以下,频率会试图高出调整值fmax,STBY端上的电压也将低于1.25V,IC尔后停止两功率开关的驱动,于是半桥的两功率MOSFET处在关断状态,VSTBY电压会随反应结果而增加,能量传输停止。
在其电压升到1.30V时,IC重新开始开关。
此后,VSTBY将再变低,重复能量猝发,使IC停止工作。
以这种方法变换器即工作在猝发模式,且凑近一个恒定低频,随负载的进一步减小,会使频率
再减小,甚至达几百赫的水平,图7示出时序图,表示出其工作种类,示出最适用的信号,用一支小电容从STBY接到GND,仅靠IC放置,减小开关噪声,实现干净式工作。
图7L6599在不相同工作模式下的时序图
为帮助设计师满足节能要求,在PFC的功率因数校正局部,由于PFC预调整器当先于DC/DC变换器工作,器件赞同PFC预调整器在猝发模式工作时被关断,从而除掉PFC局部的功耗约0.5~1W,也因低频时EMI的调治要参照正常负载,因此变换器在空载及轻载时没有限制观察。
为做到这一点,器件供应9PIN作〔PFC_STOP〕开集电极输出,平时为开路,在IC工作于猝发模式的悠闲周期时,令其为低,此信号用于关断PFC控制器如图8所示。
L6559的UVLO端保持开路,以使PFC第一启动。
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图8L6599关断PFC控制IC的电路
软起动
平时讲,软起的目的是为起动时逐渐增加变换器的功率能力,为防范过冲电流,在谐振变换器中,给出的功率取决于频率上下,因此软起动是采用让开关频率从高到达控制环路的限制值来做的,因此L6559变换器的软起动简单地加个RC串联电路从4PIN接到GND。
图9L6599的软起动内外电路
开始时,电容Css完满放电,因此串联电阻Rss与RFmin有效地并联,结果初始频率取决于Rss和RFmin,由于光耦的光电三极管此时关断,〔要等到输出电压建起反应后〕。
Css电容逐渐充电直到电压到达2V基准电压。
随之,经过Rss的电流降到0,典型为5倍的常数Rss*Css值。
此前,输出电压将紧靠牢固值,直到反应环工作,光耦的光电三极管
将决定此时负载下的工作频率。
在此频率摇动期间,工作频率将随Css电容的充电而衰减,开始时充电速率较快,随后充电速率逐渐慢下来。
这种频率非线性的变化,取决于槽路,它使变换器的功率能力随频率变化,但输出功率迅速地随其变化。
结果,随着频率线性涌动,平均输入电流是锯齿状增加,没有峰值出现,输出电压几乎没有过冲地到达牢固值。
典型Rss和CSS的选择基于下面的关系式:
此处,fstart介绍最少4倍于fmin,对Css合适的准那么是相当经验的成分,以及在有效的软起动和有效的OCP之间的折衷,参照图10的时序曲线。
电流检测OCP和OLP
谐振半桥根本上是电压型控制,因此电流检测输入仅作OCP保护用。
不象PWM控制的变换器,能量流是由初级开关的占空比控制的,在谐振半桥中,占空比
是固定的,能量流是由开关频率控制的,这也冲击着限流方法的实现。
此时,PWM控制的变换能量流能够用停止开关导通来限制,在检测出电流高出现有阈值即可限制。
而在谐振半桥
中,开关频率即振荡器频率必定增加才能迅速关闭开关,这最少要在下一个振荡周期才能看到频率的变化,这就是说必定有效地增加频率才能改变能量有效流动,频率改变速率必定比频率自己要慢。
这样,运行中意味着逐个周期式限流行不通,因此,初级电流的信息送到电流检测输入的信号必定是平均值的。
自然,平均的时间不能够太长,以防范初级电流到达或高出最大值。
图11和图12用一对电流检测表示出此特色。
电路图11是一个简单仅用一个检测电阻Rs即能够,但伤害了效率。
图12可更有效,可是在效率指标要求很高时才介绍使用。
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图11用电流检测电阻的检测电路图12用并联电容检测过流的检测电路
器件供应电流检测电流输入端〔6PINISEN〕并给出过流管理系统,ISEN端内部接到第
一比较器的输入,比较参照电平为0.8V,第二比较器参照电平为,若是加到此端的外面
电压高出0.8V,那么第一比较器触发,使内部开关开启,并放掉Css电容的电荷,这会迅速增
加振荡器的频率,从而限制了能量的传输,放电直到ISEN端电压降下50mV,这样此平均时
间为10/fmin的范围,保证了有效频率的上升,在输出短路时,这个工作的结果凑近恒定峰值的初级电流。
平时,ISEN端的电压可过冲到,自然若是ISEN端电压到达1.5V时,第二比较器将被触发,L6599将关断,并锁住两个输出驱动及令PFC_STOP端变低电平,因此关断了整个系统,IC的电源电压必定拉到UVLO以下,等到再次升到起动电平以上时,才能再起动,若是软起动电容Css太大即可能出现,因此它的放电不能够足够快,或在变压器磁化电感饱合时或
在二次侧整流短路时才出现。
在图11的电路中,检测电阻Rs串在低边MOSFET的源极到GND。
注意实质连接的谐振电
容处,用此方法,Rs上的电压就与高边MOSFET中流过的电流相关了,在多数开关周期中都
是正的。
除非谐振电流在低边MOSFET反转的时段,但此时低边MOSFET已关断,假设RC滤波
时间常数最少10倍于最小的开关频率fmin时段,那么Rs的近似值可用下式表示:
此处,Icrpkx是最大的流过谐振电容和变压器初级绕组的峰值电流,相应也是最低输入电压及最大负载下的电流。
图12的电路能够工作在两个不相同的方法,若是电阻RA与CA相串联,且数值较小,那么电路工作象一个电容性电流分压器,CA典型选在RR/100或少一些,要用低耗费型,检测电阻RB用下式计算:
CB将按RB*CB为10/fmin来选择。
若是电阻RA与CA相串时不是很小,电路的工作象一个超出谐振电容Cr的纹波电压分压
器,在运行中与经过Cr作用的电流相关,再有CA也将典型无择等于CR/100或更少一些,这
个时段不用是低耗费型的,这时的RB为:
此处,CA(XCA)和CR(XCr)在这个频率条件下计算,即IcrpK=IcrpKxCB将成为RB*CB,其范围为10/fmin。
无论如何,电路进入合用,Rs或RB的计算值都要考虑第一个剪切值,在经验的基础上加以调整。
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在过载或输出短路时,OCP在限制初级以次级能量流上是有效的,但经过二次绕组及整
流元件的输出电流在此条件下可能比较高。
若是连续出现此现象的话,会危机变换器的安全。
为防范其在任何此条件下产生的危险,平时逼迫变换器间歇式工作。
为了带来平均输出电流值给变压器及整流元件的热应力,这可较简单地掌握。
用L6599的设计师,可调治外面最大时间TSH,即变换器赞同过载运行或在短路下运行的时间,过载或短路时间必定小于TSH,这段时间内不会有任何动作,因此供应给系统拥有免除短期征兆期的功能。
若是TSH高出过载保护(OLP)的过程被激活,将关闭器件。
在连续过载/短路的情况下,将用一个用户定义占空比的方法连续中断工作。
图10软起动和过流时的波形和时序图
这个功能与2PIN〔DELAY〕相关,借助电容Cdelay,及并联电阻Rdelay接到GND,由于ISEN端电压高出0.8V,第一级OCP比较器动作,Css放电,接通内部电流发生器。
它源出150uA电流〔从DELAY端〕并给Cdelay充电,在过载/短路期间,OCP比较器及内部电流源迅速地
激活,且Cdelay将用平均电流充电。
它取决于电流检测滤波器电路的时间常数。
Css上的谐振电路的特色。
由于Rdelay的放电可忽略不计,考虑时间常数将典型地很长。
这个工作将到来,而且直到Cdelay上的电压到达2V,它定义了时间TSH,TSH到Cdelay没有简单的关系,这样它实质上由Cdelay依照经验决定。
作为运行指示,在Cdelay=1uf时,TSH将是100ms。
一旦Cdelay充电到2V,内部开关将Css放电,逼迫连续为低电平,不去管OCP比较器的输出,150uA电流源连续导通,直到Cdelay上的电压到达3.5V,此时段为TMP。
对TMP以ms表示,Cdelay以uf表示,在此期间L6599运行在凑近fstart的频率上,以便减小谐振电路内部的能量,随着Cdelay上电压到达,器件停止开关,PFC_STOP端拉到低电平,还有内部发生器也关断,因此Cdelay慢慢地由Rdelay放电,IC在Cdelay电压低于0.3V时再次重新起动,Tstop为:
图10给出工作的时序图。
注意,若是在Tstop期间,L6599Vcc上的电压降到UVLO阈值以下,IC会保持记忆,而在Vcc高出起动阈值后,不再马上重新起动。
若是V(delay)仍高于,还有PFC_STOP端停在低电平的时间会如V(delay)相同长地大于0.3V。
注意,在过载时间小于TSH的情况下,TSH的值在下一次过载时会变得较低。
锁死关断
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器件装备一个比较器,其有一同相端引出,接于8PIN(DIS),内部的反相输入端接于
1.85V的基准,随着此端电压高出内部阈值,IC会马上关断,其功率耗资减到一个低值,锁
死信息必定让Vcc端电压降到UVLO阈值以下,这样才能复位锁住,并重新起动IC。
这个功能用于执行过热保护,从外面基准电压用一分压器接在此端作偏置,上部电阻为
NTC,令其凑近发热元件,如MOSFET,也许二次侧的二极管或变压器。
OVP也能够用它来执行,用检测输出电压或经光耦传输一个过压条件即可。
线路检测功能
此功能基于停止IC。
随着输入电压到变换器时降到低于规定范围,让它在电压返回时重
新起动,检测电压可是整流滤波的主电压。
在此情况,即作为布朗输出保护。
也能够用PFC
预调治器的输出电压保护,此功能遵从于POWER-ON及POWER-OFF功能。
L6599在输入欠压时关断。
此是用内部比较器完成,如图13所示,其同相输入端为
7PIN(LINE),比较器反相端内部接于。
若是LINE端电压低于内部基准,在此条件下,软起动即被禁止,PFC_STOP端开路,IC功率耗资减下来,PWM工作重新使能状态要在此端电压高于。
比较器用一个电流滞插入形成比较器的电压窗口。
在LINE端上电压低于基准时,内部1uA电流漏被激活翻开,假设电压高于基准,即关断。
这种方式供应一个附加的自由
度,使设置ON阈值及OFF阈值成为可能,选择合适的外面电阻分压网络即能够实现。
图13线路电压检测功能电路及工作波形
参照图1