新聞中心

EEPW首頁 > 電源與新能源 > 設計應用 > 具有低功耗待機和PFC功能的開關電源控制器

具有低功耗待機和PFC功能的開關電源控制器

作者: 時間:2004-12-06 來源:網絡 收藏
摘要:TDA16846-2和TDA16847-2是英飛凌公司生產的改進型(SMPS)芯片。文中介紹了其主要特點,重點介紹了基于TDA16846-2的彩電SMPS電路工作原理。

關鍵詞:SMPS;;TDA168460-2/TDA16847;

1 概述

英飛凌(Infineon)公司推出的TDA16846和TDA16847自投放市場以來,在TV、VCR、SAT接收機及PC監(jiān)視器等SMPS中獲得了廣泛應用。目前對這兩種控制器進行了改進,并將改進和創(chuàng)新后的器件稱為2型或第二代產品,型號分別為TDA16846-2和TDA16847-2。

TDA16846-2/TDA16847-2是支持低功率和功率因數(shù)校正?PFC?的SMPS控制器,可用于固定頻率PFC或同步模式反激式變換器中,該產品既可以驅動功率MOSFET,也可以驅動雙極型功率器件。TDA16846-2/TDA16847-2在輕載下性能,其開關頻率可以隨負載減輕而逐步降低。

2 TDA16846-2/47-2的結構特點

TDA16846-2和TDA16847-2采用14腳P-DIP-14-3封裝,其引腳排列如圖1所示。圖2是這兩種芯片的內部結構圖。

這兩種器件的不同點是TDA16846-2的8腳不接,而TDA16847-2的8腳為暫態(tài)高功率電路的電源功率管理輸出(該腳通過一只電容和一個RC電路與地相連)。兩種器件的引腳如表1所列。

表1 引腳

引 腳符 號

功 能

1OTC內置截止時間電路,該腳與地之間連接RC電路,決定振鈴抑制時間和頻率
2PCS初級電流模擬(檢測)
3RZ1調整和過零信號輸入
4SRC連接軟啟動和控制電壓調節(jié)電容器
5OC1光耦合器輸入
6FC2不連接(TDA16846-2)/該腳電壓大于1,2V,SMPS截止)
7SYN同步輸入
8N.C./PMO不連接(TDA16846-2)/暫態(tài)高功率電路功率管理輸出(TDA16847-2)
9REF參考電壓和電流
10FC1故障比較器1輸入(該腳電壓大于1V,SMPS截止)
11PVC初級電壓檢測
12GND
13OUTMOSFET柵極驅動輸出
14VCC電源電壓

TDA16846-2/TDA16847-2除軟啟動、低、低啟動電流及欠壓/過壓保護、電流限制/短路保護及靜電放電?ESD?保護外,還如下主要特點:

●帶有PFC,并采用電荷泵電路;

●頻率隨負載減輕可連續(xù)降低,在模式下,頻率可調至20kHz;

●可在固定頻率或同步模式下操作;

●帶有臨時高功率電路(THPC),具有電源管理功能(僅TDA16847-2)。

TDA16846-2/TDA16847-2的5腳(OCI)輸入電壓范圍擴大到0V,該腳與地之間不再需要連接電阻;7腳(SYN)改進了啟動特性,阻止了變壓器飽和;11腳(PVC)通過加入尖峰信號消隱,提高了抗噪擾能力;13腳(OUT)減小了截止態(tài)輸出電壓電平;14腳(VCC)通過尖峰消隱,改善了抗噪性能。

與先前的TDA16846/TDA16847比較,TDA16846-2和TDA16847-2除進一步強化了低功率待機功能外,還在抗噪性能方面具有明顯改善。

TDA16846-2/TDA16847-2支持低功率待機功能,在彩電等應用系統(tǒng)中具有重要意義。美國“能源之星”等標準要求電視機的待機不大于3W,根據(jù)中國節(jié)能產品認證中心?CPCE?抽樣調查,國產彩電待機功耗低于3W的只占被測彩電總量的13.4%,而9W以上的卻占34.8%。目前待機功耗低于3W的國產彩電系列品種雖有較大增加,但距全部實現(xiàn)低于3W的目標尚有一定距離。使用TDA16846-2/TDA16847-2設計的彩電SMPS可以滿足低待機功耗的要求,而且可以降低成本。

圖2

3 應用電路及工作原理

用TDA16846-2作控制器的SMPS電路如圖3所示。為執(zhí)行PFC,該電路在橋式整流器與150μF的濾波電容C07之間插入了由電感L08、二極管D08和電容C08組成的電荷泵電路,這樣配合功率開關(T01),就可在橋式整流器輸入端產生接近正弦波的AC電流,且與AC線路電壓接近同相位,從而使線路功率因數(shù)(PF)遠遠大于0.90,電流總諧波失真(THD)低于20%。

3.1 啟動特性

SMPS加電之后,由于濾波電容C07正極上有直流干線電壓,所以與IC1 2腳連接的電阻R22將有電流通過。該電流從IC1的2腳流入,經2腳與14腳內部連接的二極管?參見圖2?對14腳外部電容C26充電。一旦C26上的充電電壓達到150.5V的導通電平以上時,芯片開始工作。器件14腳上Vcc導通電流典型值為5mA,通過C26放電使14腳上的電壓下降,在尚未降至欠壓關斷門限時,變壓器的輔助繞組(7T)將通過IC14腳外部二極管D26對芯片提供所需的電流。當IC在固定頻率下工作時,為防止在啟動期間出現(xiàn)多重脈沖,可在IC1的3腳脈沖電壓超過2.5V門限之前,使IC1工作于自由振蕩(free running)模式。

3.2 初級電流模擬/電流限制

電路中IC1的2腳外部電阻R22和電容C22用于產生一個與功率晶體管T01電流成正比的電壓。在T01截止時,腳2上電壓為1.5V,這樣當C22通過R22被充電時,T01將處于導通狀態(tài)。此時腳2上的電壓V2可表示為:

V2=1.5V+LP IP/(R22 C22)

式中,LP為變壓器初級繞組電感,IP為通過功率晶體管的電流。

V2一般施加到IC2腳內的導通時間比較器的同相輸入端,并與反相輸入端上的控制電壓比較。如果V2超過控制電壓,驅動器阻斷,以起到電流限制作用。控制電壓最大值是IC1內的5V參考電壓。功率晶體管的最大電流IP(max)為:

IP(max)=[(5V-1.5V)R22 C22]/LP

控制電壓可由IC1內的誤差放大器、光耦合器或IC1腳11上的電壓(V11)來決定。

圖3

3.3 折回(Fold Back)點校正

IC1腳11(PVC)上的電壓V11可從連接到DC總線與地之間的電阻分壓器(R23與R24)上獲得。如果經整流的總線電壓升高,功率晶體管的最大電流IP(max)將減小。實際上,最大電流IP(max)是獨立的,與DC總線電壓無關??杀硎緸椋?/P>

Ip(max)=[(4V-V11/3)R22 C22]/Lp

3.4 截止時間電路?OTC?

IC1腳1(OTC)外部與地之間連接的R30和C30用于組成RC并聯(lián)網絡。當IC1驅動器關斷時,內部電流源首先用0.5mA的電流對腳1外部電容C30充電。一旦腳3(RZI)上電壓達到2.5V,充電電流將達到1mA,直到C30上的電壓被充電到3.5V為止。C30的充電時間約為τ=(C30 1.5V)/1mA。

當C30上的電壓達到3.5V以后,內部電流源將被切斷,C30通過R30放電。當IC1腳1上的電壓施加到內部截止時間比較器時,比較器的另一個輸入就是控制電壓。當截止時間比較器輸出高電平且腳3上的電壓低于25mV時,內部導通時間觸發(fā)器置位,以保證功率晶體管在最小的電壓時接通。如果沒有過零信號則進入IC1腳3,那么,在腳1上的電壓低于1.5V之前,功率晶體管將經過一段延時之后接通。只要腳1上電壓高于被限制的控制電壓,導通時間觸發(fā)器就會截止,以抑制腳3上不適當?shù)倪^零信號。而一旦控制電壓低于2V,關斷時間將達到恒定的最大值(≈0.56 R30 C30)。表2列出了控制電壓與輸出功率及截止時間的關系。

表2 控制電壓與輸出功率、截止時間關系

控制電壓輸出功率截止時間
1.5~2V不變(達最大值)
2~3.5V減小
3.5~5V自由振蕩

實際上,變換器開關頻率是輸出功率的函數(shù)。

TDA16846-2的負載從屬頻率曲線如圖4所示。

3.5 誤差放大器/軟啟動

IC1的(RZI)3腳是誤差放大器和過零信號輸入,(SRC)4腳是控制電壓輸入。誤差放大器的同相輸入端是5V參考電壓。IC1腳3上的輸入信號可從變壓器輔助繞組經R38和R29組成的電阻分壓器獲得。如果腳3上的輸入脈沖高于5V門限時,腳4上的控制電壓將被拉低。因此,腳4與地之間連接的電容C25可用于決定控制電壓的控制速度和軟啟動持續(xù)時間。

3.6 固定頻率與同步化操作

在圖3所示的應用電路中,由于IC1的7腳與9腳(5V參考電壓輸出)是連接在一起的,故IC1工作在自由振蕩調節(jié)模式。

若要求IC1在固定頻率下操作時,腳7與地之間必須連接并聯(lián)RC網絡(Rosc與Cosc),此時,其開關頻率fsw將由Rosc與Cosc設定:

fsw≈1.2/RoscCosc。

因此,當Rosc=20kΩ、Cosc=470pF時,fsw=88kHz。

欲使IC1工作在同步模式,腳7上加入的同步信號頻率必須高于振蕩器的頻率。

TDA16847-2的應用電路與TDA16846-2的應用電路相比,除TDA16847-2的8腳外部與地之間需要連接一只100pF的電容及RC?R=1MΩ,C=4.7μF?電路外,其它部分幾乎完全相同。



評論


相關推薦

技術專區(qū)

關閉