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绿色模式绿色模式 PWM 控制器与高压启动电路控制器与高压启动电路 概述概述 LD7575 是一个带有良好的省电操作的电流模式 PWM 控制器 它具有一个高电压的电流源直接 从大容量电容器提供启动电流 并进一步提供了无损的启动电路 它的集成功能如电流检测的前沿 消隐 内部斜率补偿 和小组件 为使用者提供了高效率 最少的外部元件数量和 AC DC 电源应 用低成本的解决方案 此外 嵌入过电压保护 过负荷保护和特殊的绿色模式控制为用户能够更容易地设计一个高性 能的电源电路提供了解决方案 LD7575 有 SOP 8 和 DIP 8 两种封装方式 特点特点 高电压 500V 启动电路 电流模式控制 非听觉噪声的绿色模式控制 UVLO 欠压锁定 CS 引脚的 LEB 前沿消隐 可编程开关频率 内部斜率补偿 Vcc 的 OVP 过压保护 OLP 过载保护 500 毫安驱动能力 应用应用 开关 AC DC 适配器和电池充电器 Open Frame Switching Power Supply 打开帧开关电源 开放式框架开关电源 液晶显示器 电视电源 典型应用典型应用 引脚配置引脚配置 SOP 8 和 DIP 8 顶视图 订购信息订购信息 LD7575 是符合 RoHS 标准 部件号 封装 顶部标记 送货 LD7575 PS SOP 8 LD7575PS 2500 磁带和卷轴 LD7575 PN DIP 8 LD7575PN 3600 管 箱 引脚说明引脚说明 引脚 名称 功能 1 RT 此引脚是控制开关频率 通过一个电阻连接到地设置开关频率 2 COM P 电压反馈引脚 与 UC384X 的 COMP 引脚相同 通过连接的 光电耦合器来闭合控制回路 实现调控 3 CS 电流检测引脚 连接检测 MOSFET 的电流 4 GND 接地引脚 5 OUT 栅极驱动输出 以驱动外部 MOSFET 6 VCC 电源电压引脚 7 NC 未连接引脚 8 HV 该管脚连接到大电容的正极 从而为控制器提供启动电 流 当 Vcc 电压使欠压锁定 UVLO 打开 这种高压循 环将被关闭 以保存启动电路的功率损耗 框图框图 绝对最大额定值绝对最大额定值 电源电压 VCC 30V 高电压引脚 高压 HV 0 3V 500V COMP RT CS 0 3 7V 结温 150 C 工作环境温度 40 C to 85 C 储存温度范围 65 C to 150 C 封装热阻 SOP 8 160 C W 封装热阻 DIP 8 100 C W 功耗 SOP 8 在环境温度为 85 400mW 功耗 DIP 8 在环境温度为 85 650mW 引线温度 焊接 10 秒 260 C ESD 电压保护 人体模型 HV 引脚除外 3KV ESD 电压保护 机器模型 200V 门输出电流 500Ma 注意 注意 超出指定的 绝对最大额定值 的压力可能会对设备造成永久性损坏 推荐工作条件推荐工作条件 名称 最小值 最大值 单位 电源电压 Vcc 11 25 V Vcc 电容 10 47 F 开关频率 50 130 KHZ 电气特性电气特性 A 25 除非另有说明 Vcc 15 0V 注释 OLP 延迟时间与开关周期是成正比的 因此 较低的 RT 值将设置较高的开关频率和较 短的 OLP 延迟时间 典型性能特性典型性能特性 应用信息应用信息 操作概述 只要绿色电源的要求成为一种趋势而且省电对于开关电源和开关适配器越来越重要 传统的 PWM 控制器就不能支持这种新的要求 此外 由于成本和尺寸的限制 PWM 控制器需要强大的 集 成更多的功能 以减少外部部件数量 LD7575 是针对这样的需求提供了一种简单和成本有效的解 决方案 其详细的功能说明如下 内部高压启动电路 欠压锁定 内部高压启动电路 欠压锁定 UVLO 传统的电路通过启动电阻来提供启动电流 从而启动 PWM 控制器 然而 启动电阻消耗显著的 电能 每当省电的要求紧迫时这个问题就更加关键 理论上 该启动电阻可以是非常大的电阻值 但是 较高的电阻会导致启动时间的延长 为了实现优化的拓扑结构 如图 13 所示 对此要求 LD7575 实现了高电压启动电路 在启动期 间 高压电流源从大容量电容器汇总电流从而提供启动电流同时为 Vcc 电容 C1 充电 在启动瞬态 VCC 低于 UVLO 的阈值 因此电流源供电电流为 1 毫安 同时 VCC 电源电流低至 100 A 因此大多 数的高压电流是用于 Vcc 电容的充电 通过使用这样的配置 开启延迟时间无论是在低线还是高线 的情况下将几乎相同 每当 VCC 电压高于 UVLO 上 开启 LD7575 和进一步提供栅极驱动电源信号 高压电流源就会 关闭 供应电流由辅助绕组变压器来提供 因此 在启动电路的功率损耗可以被消除 从而可以轻 松实现省电 UVLO 比较器包括检测 Vcc 引脚上的电压 以确保供电电压除了可以驱动功率 MOSFET 之外足够 启动 LD7575 PWM 控制器 如图 14 所示 提供的滞后是为了防止在启动期间的电压骤降而引起的关 机 开启和关闭阈值水平分别设置在 16V 和 10 0V 电流感应 前沿消隐和电流感应 前沿消隐和 CS 引脚上的负尖峰引脚上的负尖峰 典型的电流模式 PWM 控制器通过反馈电流信号和电压信号来关闭控制回路和实现调控 LD7575 检测 CS 引脚的初始的 MOSFET 电流 这不仅是峰值电流模式控制 同时也为脉冲 脉冲电流限制 最大的电流检测引脚电压阈值设置为 0 85V 因此 MOSFET 的峰值电流可以计算如下 CS 引脚的输入包括了一个 350nS 的前沿消隐 LEB 时间 以防止电流尖峰引起假触发现象 在低功耗应用中 如果开启尖峰的总脉冲宽度小于 350nS 而且 CS 引脚上的负尖峰不超过 0 3V RC 滤波器 图 15 所示 可以被淘汰 然而 开启尖峰的总脉冲宽度与输出功率 电路设计和 PCB 布局相关 我们强烈建议增加为更 高功率所应用的小 RC 滤波器 如图 16 所示 以避免负的开启尖峰损坏 CS 引脚 输出级和最大占空比输出级和最大占空比 一个输出阶段的带有典型的 500 毫安驱动能力 CMOS 缓冲器组合起来可以直接驱动功率 MOSFET LD7575 最大占空比限于 75 以避免变压器饱和 电压反馈环路电压反馈环路 电压反馈信号是通过 LD7575 的 COMP 引脚与光电耦合器的连接 由在二次侧的 TL431 提供的 与 UC384X 一样 在 LD7575 输入阶段 有 2 个二极管的电压偏移 然后以 1 3 的比例送入分压器 也就是说 上拉电阻是内部嵌入的从而可以简化外部电路 振荡器和开关频率振荡器和开关频率 根据公式在 RT 引脚与 GND 之间连接一个电阻 可以实现的正常开关频率 建议 LD7575 的工作频率范围在 50kHz 至 130KHz 之间 内部斜率补偿内部斜率补偿 一个根本的问题是当其占空比操作为 50 以上时 电流模式控制的稳定性问题 要使控制回 路稳定 传统 UC384X 设计是需要斜率补偿的 是把 RT CT 引脚的斜坡信号注入耦合电容 而对于 LD7575 内部斜率补偿电路已经实施所以简化了外围电路设计 开开 关控制关控制 可以通过将 COMP 引脚拉至低于 1 2V 来控制 LD7575 使其关闭 在这种条件下 LD7575 的门输 出引脚将被立即禁用 当拉低信号被移除时 关断模式可以解除 双振荡器的绿色模式操作双振荡器的绿色模式操作 因为绿色模式或省电的要求 有许多不同的拓扑结构已经在不同的芯片实施应用 如 突发模 式控制 的要求 跳周期模式 可变关断时间控制 等等 所有这些方法的基本操作理论 目的是为了减少在轻负载或无负载条件下的开关周期 可以是 跳过一些开关脉冲 或者是降低开关频率 过负载保护 过负载保护 OLP 为了保护电路在过载条件或短路条下不受损害 LD7575 中应用了智能 OLP 功能 图 17 显示了 OLP 操作的波形 这种故障条件下 反馈系统将迫使电压回路趋向饱和 从而把 COMP 脚的电压 VCOMP 值拉高 每当 VCOMP 值达到 OLP 的阈值 5 0V 并保持超过 30ms 的时间 当开关频率有 65kHz 保护就会被激活 然后关闭门的输出从而使开关电源电路停止 30ms 的延迟时间 是为 了防止打开 关闭瞬态所导致的误触发 2 分频计数器实现了在 OLP 的行为下减少平均功率 每当 OLP 的被激活 输出锁存关闭 2 分 频计数器开始计 UVLO 关闭 的次数 当计数到第二 UVLO 关闭 点时锁存解除 然后输出开关 再次恢复 通过使用这种保护机制 平均输入功率可降低到非常低的水平 使组件的温度和应力可控制在 安全工作区的范围内 VCC 的的 OVP 过压保护 过压保护 时下的功率 MOSFET 管的栅极偏置电压值最高为 30V 为了防止栅极偏置电压发生故障情况 LD7575 对 VCC 实施过压保护的功能 每当 VCC 电压高于过压保护阈值电压 门极驱动输出电路将 被同步关闭 从而停止功率 MOSFET 管的开关 到 VCC 下一次达到 UVLO ON 值为止 LD7575 的 VCC 过压保护功能是一个自动恢复型的保护 如果通常由 LD7575 反馈环路打开而造 成的 OVP 条件没有被解除的话 VCC 将又会超过 OVP 电平重新关闭输出 VCC 会工作在打嗝模式 图 18 显示了其运行方式 另一方面 如果 OVP 条件被去除 Vcc 电平就会恢复到正常水平 其输出会自动返回到正常运 行 故障保护故障保护 LD7575 已经实施了很多的保护功能 以防止 LD7575 引脚开路或短路状态的单一故障条件而 造成电源或适配器的损坏 在下面列出的条件下 为保护电源电路 门输出将被立即关闭 RT 引脚对地短路 RT 引脚悬空 CS 引脚悬空 MOSFET 的的 GATE 引脚上的下拉电阻引脚上的下拉电阻 LD7575 的 OUT 引脚输出加上一个定值电阻 以防止输出的不确定状态 这种不确定状态可能 导致 MOSFET 的工作异常或者错误触发 然而 这样的设计将不包括栅极电阻 RG 脱节的状况 因此 仍然强烈建议在 MOSFET 栅极端子 如图 19 所示 连接一个电阻从而在故障条件下的提供额外的保 护 这种外部下拉电阻是为了防止在栅极电阻没有连接情况下上电时 MOSFET 不受损坏 在这种单 一故障状态 如在图 21 所示 电阻 R8 可以提供一个放电通路 以避免 MOSFET 被通过 gate to drain 电容 Cg 的电流虚假触发 因此 MOSFET 始终是下拉 并保持在关闭状态 无论栅极电阻断开或在 任何情况下打开 Hi V 的支路上的保护电阻的支路上的保护电阻 在一些其他的 Hi V 的工艺和设计 有可能导致 HV 引脚 VCC 和 GND 之间存在寄生 SCR 晶闸 管 如图 21 所示 HV 引脚上的一个小负尖峰可能会触发这种寄生 SCR 导致 VCC 和 GND 之间的 闭锁 这种闭锁的行为会引起等效短路 所以这种闭锁很容易损坏芯片 因为 Leadtrend 专