准谐振电流模式控制器NCP1338.docx

准谐振电流模式控制器NCP1338NCP1338集成了电流型PWM控制和退磁检测电路，在大范围的负载和输入电压变化情况下，确保谷电压开关（准谐振方式）和不连续的导电模式。由于拥有无线圈去磁检测技术，变压器的复位信号能够被NCP1338内部检测到，而不需要任何外部信号提供给NCP1338。NCP1338被内在限制在不高于130KHZ（(低于CISRR-22EMI标准中的150KHZ限制)的频率范围内工作。通过检测NCP1338反馈引脚2(FB)的电流大小，来反映输出功率的大小，以及确定是否进入跳周期模式的工作模式。器件每次重启都会经历“软跳周期”的工作模式，而后进入正常工作状态模式。并且正常工作模式的开关频率不会低于25KHZ，所以不会产生音频范围内的噪声。NCP1338也拥有高效的保护电路。比如电源输出过流保护，当电源输出过流时，禁止输出脉冲，快速进入突发模式，使电源运行在低功率状态，并且尝试重启。当电源输出恢复正常后，NCP1338进入正常的工作模式。NCP1338的管脚BO具有低电压输入保护功能，NCP1338的6脚（VCC）还具备快速过压保护（OVP）功能，一旦检测到该引脚的电压达到过压保护的门限电压18.6V，其将停止输出脉冲，进入闭锁状态。最后，NCP1338内部4ms器件内部的“软跳周期”工作模式避免了传统启动方式的过高的电压应力。器件特性：自由运行的边界/临界模式，准谐振控制电流型工作模式软跳周期模式工作在最低开关频率（25KHZ）独立于辅助电压的自恢复短路保护过压保护输入低电压保护内置两种外部触发的失效模式触发比较器（禁止和锁定）4ms的软跳周期启动模式500mA峰值电流驱动能力最高工作频率130KHZ内部前端消隐（关于内部前端消隐的解释，请参考下面这个链接/bbs/136072.html）内部过温，将禁止驱动脉冲输出可以和光电耦合器直接连接12-10V间的动态自供电技术(DSS)拥有SPICE仿真模型，可用于瞬态分析使用无铅封装典型应用：笔记本电脑等AC/DC适配器离线电池充电器消费类电子设备（DVD、机顶盒、电视机等）辅助电源（USB、电视机等）引脚说明：下面这个表格是我用excel做的，可以看我发给你的excel文件：NCP1338管脚说明.xlsx文件，最好和英文对照着看。电气特性：下面这个表格NCP1338相关电气参数表格，可以看我给你的excel文件：NCP1338极限值测试.xlsx文件，最好和英文对照着看。NCP1338应用说明引言NCP1338包含了一个标准电流模式控制器，初级峰值电流决定输出关闭时间，功率开关导通由变压器复位检测电路触发。特别适用于低成本的电源适配器、消费电子、辅助电源电路等，其包含了可靠的开关电源产品所必需的功能以及HV等其他先进技术。准谐振操作：基于NCP1338内部的无线圈检测技术，可以确保在任何工作环境下，都能够工作在谷底开关模式。由于工作在谷底开关模式，开关电源将没有MOSFET的开通损耗和次级二级管的恢复损耗，并且EMI和音频噪声将会减弱。整个变换器是一阶控制系统，便于反馈环路的设计。动态自供电模式（DSS）:芯片采用了甚高压集成技术，可以直接连接到高压直流母线，为器件的VCC管脚提供一个独立稳定的电源，为此可以省略一个辅助电源绕组。动态自供电模式简化了VCC连接电容的选择。（可以参考NCP1207的设计图Figure1）,如上图所示。过电流保护：当反馈电流小于设定最小值，一个异常将被检测到。假如这个异常超过80ms，NCP1338将进入自恢复软突发工作模式，停止输出驱动脉冲，VCC的充电电容将被放电到5V。然后，通过控制启动高压HV电流源的打开和关断，创建一个突发模式，同时监视VCC脚的电位。在启动电流源被打开两次以后，NCP1338开始进入一个4ms的软跳周期模式，并开始重新启动。如果异常消除，NCP1338将恢复正常工作的模式。假如这个异常仍旧存在，NCP1338将再次进入突发模式。由于软启动和最低开关频率的限制，在短路时，可以降低变压器发出的声音。过压保护：通过不停的检测VCC的电压，来保证NCP1338一旦检测到VCC过压，便立即停止驱动脉冲的输出。低电压输入保护：通过监测1脚电压，NCP1338保证开关电源避免运行在输入低电压情况下。当管脚1的电压低于500mv时，NCP1338将停止输出驱动脉冲，直到1脚电压恢复到正常水平。过功率输出补偿：3脚的输出电流和1脚的输入电压成比例关系。把3脚和一个电阻相串联，从而在电流检测信号上累加一些偏置量，补偿输入电压的变化。外部锁定：当1脚电压大于3V小于5V时，NCP1338将停止输出脉冲。当1脚电压超过5V时，NCP1338将锁定。NCP1338要想正常工作，只有切断开关，等1脚电压降到4V以下，重新启动。软跳周期技术：在轻载下或待机工作模式时，NCP1338进入软跳周期模式：当FB设置点比最大峰值电流低20%时（UCS在100mv）， 输出脉冲停止。当FB回路强制设置点高于25%（UCS在130mv）时，重新输出脉冲，而且每次启动都采用软跳周期的软启动，使频率不会低于25kHZ，当这种情况下出现在低峰值电流、软启动、TOFF被箝位时，即使采用低成本的变压器也能无噪声工作。无线圈去磁检测技术：为了得到准谐振工作模式，最佳点应对应于漏极电压的“谷点”，同时这也对应于总漏极电容的最低能量存储点。安森美半导体的特定功率MOSFET驱动器，混合MOS与双极检测负门电流，使负门电流不通过底端传导，而通过正VCC电压的路径传导。这样，检测到的电流会从VCC通过很简单的补偿机制流向门极，形成了有源负电压箝位。因此，负门电流能转化为便于处理的正电流。随后，简单的比较器可检测零点流门极交叉，进而提供“谷点”信号。因此不需要变压器辅助绕组电压等任何外部信号就能自动检测功率开关管漏极的谷底电压，使电路设计更为简单。内部反馈电路:为了简化初级绕组的反馈调节，非常有必要向FB引脚注入电流。但是为了能有一个精确的反馈调节，FB管脚的电压一定要被调整。图7示出了FB管脚内部的工作机理:这个电路结合了电压变换器和电压调节器的功能。FB引脚被反馈环路注入的电流，注入电流的范围从40uA(过载输出检测电流)到220uA（软跳周期检测电流）。这个电路能够承受的瞬时电流范围从0到400uA。为了调节FB管脚的电压，运算放大器要具备高的增益和宽的带宽。但是为了使NCP1338对开关噪声不敏感，反馈信号应该进行滤波处理。因此，一个20KHZ的滤波器应该被串接在电路调节器（PI调节器）之后。软突发模式（一种保护模式）：NCP1338拥有一个异常探测定时器。当反馈环路表明要输出超过最大功率的功率时，过功率异常将被触发，异常探测定时器将开始计时，在异常探测定时器计时到80ms以前，只要异常消失，异常探测定时器便复位为零。否则，软突发模式将会被触发。软突发模式被触发后，停止驱动脉冲的输出，动态自供电模式（DSS）将被启动（HV的电流源的开通阀值将有VCCMIN变换到VCCLATCH）。VCC的电压会缓慢降低（被ICC3消耗），并且当VCC的电压达到VCCLATCH，HV的电流源会被开通，第一个启动周期开始，VCC的电压会继续增大直到VCCON，但是NCP1338的驱动信号会一直被限制在低电平，VCC会再次降低到VCCLATCH，第二个启动周期会随之开始，这个启动周期，驱动信号不会被限制，NCP1338开始有效的启动，开始进入软跳周期模式，如图4所示。保护措施：NCP1338拥有很多安全保护措施来帮助设计者作出一个优秀的设计。NCP1338使用的安全保护措施如下：VCC上的过电压保护：当VCC上的电压超过18.6V时，过电压保护异常将被触发启动低电压输入保护：当管脚BO上的电压下降至500mv以下时，低电压输入保护异常将被触发启动。使能保护：当BO引脚的电压超过3V但低于5V,NCP1338会停止输出驱动脉冲信号。 温度保护：当温度超过150时，温度保护异常功能会被触发。在温度降低到120以下，芯片又可以正常工作。以上各种保护措施的工作步骤相同：首先会禁止DRV引脚输出驱动脉冲信号，其次把异常定时器复位为0，进入相应的异常保护模式。当以上异常消失后，NCP1338会重新从软跳周期工作模式启动。永久锁定：当BO引脚的电压超过5V时，比较器异常保护将被触发，NCP1338将永久锁定。当比较器异常保护被触发以后，输出驱动脉冲禁止，动态自供电（仅仅当电流源打开时，VCC才会被充电到VCCLATCH,并且把VCC的电压维持在5V到12V之间）将被启用，NCP1338会保持这种状态直到 VCC的电压下降到4V以下。软跳周期模式：NCP1338使用一个滞环比较器来确保，当开关电源工作在轻载或待机时进入软跳周期工作，拥有比较高的效率和低的噪声。当FB设置点比最大峰值电流低20%时（UCS在100mv）， 输出脉冲停止。当FB回路强制设置点高于25%（UCS在130mv）时，输出脉冲又重新开始。图5详细描述了整个过程。在图5中VCSrippleout开通， VCSrippleIN关断。高压电流源：NCP1338的动态自供电技术，可以确保NCP1338正常工作而不需要辅助绕组给VCC供电。为了避免VCC引脚短路，HV的电流源传递给VCC的电流应减小当VCC的电压低于1.5V。为了避免管脚DRV消耗的电流大于动态自供电技术传递的电流，HV的电流源在VCC的电压达到VCCMIN时开通,但是VCC上的电压却保持下降。假如没有UVLO的电压阀值来禁止脉冲输出，门极电压将会变的非常低并且MOSFET被损坏的风险非常大。NCP1338拥有一个额外的电压比较器，电压比较器的比较阀值9V，当VCC的电压达到阀值电压时，HV电流源开始导通，输出脉冲禁止，并且异常保护模式被触发。低电压输入低电压保护比较器有一个参考电压500mV。当该比较器被激活时，一个10uA的电流源会被激活并且会在外面串联分压电阻中的下电阻形成偏置电压。它给出低电压保护输入的最小滞环比较器。