準諧振SMPS控制器L6565的功能原理及應用

1概述

ST公司在近期推出的L6565單片IC，是適用于準諧振(QR)零電壓開關(ZVS)回掃變換器電流型初級控制器。QR操作依靠變壓器退磁感測輸入獲得，變換器功率容量隨主線電壓變化通過線路電壓前饋補償。在輕載時，L6565自動降低工作頻率，但仍然盡可能保持接近ZVS運行。

L6565的主要特點如下：

SQRZVS回掃拓撲電流型初級控制;

S線路電壓前饋控制保證交付恒定功率;

S頻率折彎(foldback)功能可獲得最佳待機頻率;

S逐周脈沖與打嗝(hiccup)模式過電流保護(OCP);

S超低起動電流(70μA)和靜態(tài)電流(3.5mA);

S堵塞功能(開/關控制);

S25V±1%的內(nèi)部基準電壓;

S±400mA的圖騰驅(qū)動器，在欠電壓閉鎖(UVLO)

情況下，保持輸出低電平。

L6565的主要應用包括TV/監(jiān)視器開關型電源(SMPS)、AC/DC適配器/充電器、數(shù)字消費類產(chǎn)品、打印機、傳真機和掃描設備等。

2功能與工作原理

21封裝及引腳功能

L6565采用8腳DIP(L6565N)和8腳SO(L6565D)封裝，引腳排列如圖1所示。

L6565的引腳功能分別為：

腳1(INV)誤差放大器反相輸入;

腳2(COMP)誤差放大器輸出;

腳3(VFF)線路電壓前饋;

腳4(CS)電流感測輸入;

腳5(ZCD)變壓器退磁零電流檢測輸入;

腳6(GND)地;

腳7(GD)柵極驅(qū)動器輸出;

腳8(VCC)電源電壓。

22工作原理

圖1L6565引腳排列

圖2L6565電源電路

圖3ZCD及相關電路

(1)電源

L6565的電源電路如圖2所示。IC腳VCC的導通門限電壓典型值是135V，關閉門限電壓典型值是95V。一旦VCC腳導通，IC內(nèi)部柵極驅(qū)動器電壓直接由VCC提供，其它內(nèi)部所有電路的工作電壓均由線性調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的7V電壓供給。一個內(nèi)部25V±1%的精密電壓，供給初級反饋控制環(huán)路使用。一旦VCC降至UVLO門限電壓以下，IC輸出則被關斷。IC腳VCC外部連接電阻R和電容C組成的起動電路及變壓器輔助繞組和整流二極管等組成的輔助電源電路。

(2)零電流檢測(ZCD)

L6565的零電流檢測(ZCD)及相關電路如圖3所示。為在QR下運行，IC需要檢測變壓器退磁信號。IC腳ZCD上的輸入信號，可以從施加于VCC的變壓器輔助繞組獲得。如果施加到ZCD腳上的負向脈沖沿降至16V以下，ZCD電路將接通外部MOSFET。為保證高抗噪擾度，觸發(fā)電路在負向脈沖沿降至16V之前則被起動。腳5上的正向脈沖沿歷經(jīng)21V，并直達52V。在外部MOSFET已被關斷之后，觸發(fā)電路將消隱一定時間(≥3.5μs)，以阻止任何負向脈沖沿跟隨漏感退磁，并實現(xiàn)頻率折彎功能。

L6565內(nèi)置起動電路，在IC起動期間迫使驅(qū)動器給出一個脈沖施加到MOSFET的柵極，驅(qū)動MOSFET導通，以在IC腳ZCD上產(chǎn)生一個輸入信號。IC腳ZCD上的電壓受到雙鉗位限制，上面的鉗位電壓是52V，底部的鉗位電壓為VBE(065V)。

L6565的ZCD腳還用作觸發(fā)禁止電路。如果該腳上的電壓降低到200mV的門限，器件將被關閉。為使器件重新運行，則ZCD腳上的電位下拉必須予以解除。

(3)頻率折彎

為防止QR回掃變換器的開關頻率過高，L6565對開關的最小關斷時間給予限制。事實上，ZCD消隱時間間隔(最小值是35μs)是誤差放大器輸出VCOMP的函數(shù)，負載愈低，VCOMP愈小，而消隱時間(TBLANK)也就愈長。一旦負載電流和輸入電壓使開關截止時間降低到35μs的最小消隱時間以下，系統(tǒng)將進入頻率折彎模式。在該模式中，在一些線路/負載條件下，能觀察到不規(guī)則的開關周期。當負載足夠小時，因消隱時間的增加，許多振鈴周期被越過，并且其幅值變得非常小，不能再觸發(fā)ZCD電路，從而產(chǎn)生突發(fā)模式運行，外部MOSFET處于關斷狀態(tài)。圖4定性描述了L6565的頻率折彎特性。