2.8 PWM比较器
脉宽调制器比较器比较RAMP端的电压斜波和环路反馈的误差信号。环路误差信号从隔离电路反馈接收。其由光耦中的NPN晶体管加一支5K电阻接于5V基准电压处取得。在PWM输入处约1V电平。光耦直接接于REF和COMP之间。因为COMP端为电流镜输入。跨过光耦的检测器接近恒定。带宽限制了相位延迟。PWM比较器的极性使之没有电流进入COMP端。控制器此刻在OUTA处产生最大占空比。
2.9 前馈斜波
外部电阻REF和电容CFF接于VIN、AGND间。RAMP端需要建立一个PWM斜波信号,如图3。信号斜率在RAMP端会产生变化。其正比于输入电
压。这种变化的斜率提供了线路前馈信息,可以改善电压控制型的瞬态响应。RAMP信号与脉宽调制器比较误差信号,使导通时间与输入电压成反比。稳定变压器的伏秒积比传统电压形控制有很大改进。结果反馈环仅仅需要很小的校正去应对大的输入电压变化。在每个时钟周期结束时,IC内一个10Ω的RSDON的小MOSFET使能,去将Gff电容复位到GND电平。
2.10 伏秒积钳制
外部一支电阻REF和一个电容CFF连接于VIN,RAMP和AGND之间。需要建立一个锯齿调制斜波信号,见图3。RAMP的斜率变化正比于输入电压,并改变PWM斜波的斜率。其与输入电压提供的线路前馈信息成反比,用此改善电压控制型的瞬态响应。用一个恒定的误差信号令导通时间的变化与输入电压成反比,以此稳定变压器初级的伏秒积。
伏秒积箝制比较斜波信号和固定的2.5V基准。合适地选择RFF和CFF,主开关的最大导通时间可以按照所需要的区间来设置,以便在200k Hz 18V线路电压时实现90%的占空比。200kHz频率及90%占空比需要4.5μs的导通时间。在18V输入时,伏秒积为81μs(18V×4.5μs)来实现这个箝制水平。
选择CFF=4.70pF,则RFF=68.9kΩ。
推荐电容值,应对CFF为100~1000pF。CFF斜波电容在每个周期结束时由内部开关放电。此开关可以接到PWM比较器或CS比较器,或者伏秒箝制比较器。
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2.11 振荡器及外同步能力
LM5027的振荡器频率由外部电阻设置。其接于RT端和AGND之间。为了设置需要的振荡器频率。RT电阻用下式计算:
例如要200kHz频率,则RT=27.4kΩ,RT电阻要紧靠IC。直接接于RT与AGND端。外部电阻的偏差和频率的偏差必须在电气特性之内。LM50 27可以同步到外部时钟,加一个窄脉冲到RT端即可。外部时钟频率至少要高于自由运转频率10%。如果外时钟频率低于RT决定的频率,LM50 27将不会去同步。外同步脉冲要经过一支100pF电容接到RT端,脉宽要15~150ns。当同步脉冲传输从低电平到高电平时(上升沿)RT端电压必须超过3.2V。在时钟信号为低电平时,RT端的电压将箝在2V,RT端稳压器的内阻大约100Ω。RT端的电阻总是要接入的,无论是自由振荡还是外同步。
2.12 栅驱动输出
LM5027包含三个独立的栅驱动器。OUTA为初级主开关驱动器,设计为驱动N沟MOSFET的栅,源出漏入电流为2A。箝位驱动器OUTB设计为驱动P沟MOSFET的栅,源出漏人能力为1A。第三个驱动器为OUTSR,用于驱动二次侧同步整流的MOSFET。经过变压器或隔离驱动器。驱动OUTSR的驱动器源出漏入能力为3A。
2.13 驱动延迟时间及调整
三个独立的时间延迟调整允许一个大的柔性的死区给用户去将系统的效率最佳化。有源箝位输出(OUTB)与主输出(OUTA)在一个区间。有
源箝位的输出要覆盖主输入。覆盖时间提供死区给主开关和P沟箝位开关,分别在其上升沿和下降沿。上升沿控制由TIME1端设置,下降沿控制用一个电阻从TIME3端到AGND设置。
PWM的上升沿与OUTB的上升沿同时动作,OUTSR输出的下降沿与之没有延迟。OUTSR的上升沿在主开关(OUTA)关断之后用电阻从TIME2端到AGND设置。
2.14 过热保护
内部热关断电路由集成电路在最大结温超出时提供保护。当芯片温度超过165℃时,控制器强制进入低功耗待机状态,关断三个输出驱动。偏置源VCC和REF也被禁止。过热保护特色可以防止芯片毁坏。在热关断后重新起动时,软启动电容完全放电,控制器在结温降到145℃以下时按顺序重新起动。
2.15 VIN
加到VIN端的电压通常与系统电压及变压器初级的电压是相同的,其允许的变化范围是13V-90V,瞬间能承受150V。进入VIN端的电流取决于VCC驱动的电容负载和开关频率。如果VIN进入的电流超出其封装能力,则应该采用外部电压加到VCC端,见图4,去禁止内部起动源,VCC降至7.5V,如果外加电压,则为8~15V。VIN到VCC的串联稳压器包含VIN到VCC之间的二极管,在正常工作时,此二极管不会正向偏置。VCC电压绝对不能超过VIN电压。
在输入电压大于100V的应用的情况下,由外部电源给IC供电,将VIN与VCC端接在一起,如图5所示。工作电压为10~15V,推荐用13V,这样可以关断内部的高压起动源。
2.16 UVLO
欠压闩锁阈值在内部UVLO端设置在2V,外部用两支电阻组成分压器接于UVLO端,如图6所示。
LM5027的VPWR加UVLO端电压超过2V时,LM5 027才能工作。低于此值时,内部20μA电流漏使能,减小UVLO端电压,使IC闩锁。UVLO电压超过2V时,电流漏关闭,R1和R2电阻值推荐如下:
此处,VHYS为UVLO在VPWR电压下的窗口,VPWR为开启电压,如果LM5027在VPWR达到34V时使能,窗口为1.8V,则R1为90kΩ,R2计算出为6.19kΩ。LM5027将在UVLO达0.4V时关断,外部加一支NPN晶体管可以控制IC的关断。
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2.18 电流检测
CS端接收初级电流信号,此电流信号可以经过电流互感器或经过采样电阻送入,如图8,图9所示。它们建立起电压斜坡经RF和CF滤波后送入LM5027的CS端。当过流条件出现时,CS端电压要达到0.5V,这时LM5027会立即终止输出。在RES达到1V时,软起动电容放电,LM5027进入打呃工作模式,打呃时间由RES端电容决定。
2.19 打呃模式限流
在打呃模式下的工作时间要在RES端达到1.0V下,tCS为:
如果CRES=0.047μF,LCS大约为2.14ms,RES端电压达到1V时,22μA电流源关断,一个5mA电流源开启,打呃模式时间为:
当V为2.0V CRES=0.047μF时,打呃时间为179ms,在打呃模式关断后,RES端电压拉低,软起动电容被释放,可以重新开始软起动,软起动时间trestart为:
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