固定頻率返馳轉(zhuǎn)換器TEA1733
TEA1733適用于絕大部分功耗不超過75W的系統(tǒng),典型應(yīng)用包括:上網(wǎng)本適配器、LCD監(jiān)視器和打印機(jī)適配器。該控制器支持?jǐn)嗬m(xù)導(dǎo)通模式(DCM)和連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)。高輸出功率下的固定頻率操作結(jié)合低輸出功率下的降頻運(yùn)行可以提高整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)的工作效率。
TEA1733集成的頻率抖動(dòng)功能可以降低電磁干擾(EMI),另外還提供多項(xiàng)保護(hù)功能以保證器件的耐用性與可靠性。
返馳轉(zhuǎn)換器是目前最常見的開關(guān)電源拓?fù)湫问健D1給出了TEA1733返馳式拓?fù)涞湫筒贾眯问?。TEA1733使用峰值電流控制,輸出功率由CTRL引腳調(diào)節(jié)。負(fù)載結(jié)果由光耦合器測(cè)量并傳送回CTRL引腳。流經(jīng)外部電阻R1的一次電流由ISENSE引腳檢測(cè)。峰值電壓通過內(nèi)部電壓對(duì)比、調(diào)整,與CTRL電壓呈比例變化。通過控制峰值電流相應(yīng)調(diào)整占空比,當(dāng)占空比超過50%時(shí)激活斜率補(bǔ)償,以避免諧波失真。最大占空比不超過74%。
圖1:TEA1733典型配置
低功率運(yùn)行時(shí),通過降低開關(guān)頻率減少開關(guān)損失。內(nèi)部電壓控制振蕩器(VCO)可以逐漸將頻率降低至0Hz。為避免聲頻噪聲,隨著頻率降低,峰值電流降至最大電流的25%。圖2給出了頻率和峰值電流控制對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。
圖2:ISENSE峰值電壓、開關(guān)頻率與CTRL電壓關(guān)系圖
TEA1733集成頻率抖動(dòng)功能可降低EMI干擾。通過抖動(dòng)振蕩器將中心頻率控制在66.5kHz±4kHz。抖動(dòng)振蕩器頻率選擇260Hz以避免聲頻噪聲。
啟動(dòng)期間,電源電壓VCC通過啟動(dòng)電阻的電流充電,該芯片耗電量僅為10μA左右,因此無需高電壓啟動(dòng)電路。當(dāng)VCC達(dá)到20.6V左右的啟動(dòng)電壓且所有其他條件同時(shí)滿足時(shí),控制器開始動(dòng)作。此后,電源電壓由變壓器輔助繞組負(fù)責(zé)。不包括DRIVER引腳負(fù)載的正常工作電流為0.5mA。低耗電量有助于提高效率。
待機(jī)模式
由于耗電量少且頻率低,使用TEA1733的待機(jī)功率不超過100mW。如果配上合適的電阻器和X電容等外部器件,通常65W/19.5V電源待機(jī)功率測(cè)量值為48mW(115Vac)或84mW(230Vac)。
如果提供外部“運(yùn)行/省電”信號(hào)指示待機(jī)模式,比如電池驅(qū)動(dòng)設(shè)備,待機(jī)功耗還可以通過關(guān)閉整體系統(tǒng)進(jìn)一步降至30mW以下。這就是所謂的“零功耗”設(shè)計(jì)。“活動(dòng)關(guān)閉”狀態(tài)的基本應(yīng)用原理圖參見圖3,待機(jī)模式時(shí)外部“省電”信號(hào)為高電平。隨后晶體管Qx導(dǎo)通拉低VINSENSE電壓,激活重啟保護(hù)。芯片立即停止開關(guān)操作,轉(zhuǎn)入省電模式。省電模式下的芯片耗電量僅為10μA。同時(shí),VCC通過鉗位控制使電壓降至略低于啟動(dòng)電壓水平,以保證從待機(jī)狀態(tài)快速重啟。
圖3:非活動(dòng)信號(hào)的“零功耗”應(yīng)用原理圖
保護(hù)
TEA1733具有多重保護(hù)功能,例如:輸入過壓/欠壓保護(hù)、輸出過壓保護(hù)、過載保護(hù)、內(nèi)部/外部過熱保護(hù)。這些保護(hù)功能可以實(shí)現(xiàn)安全重啟或閉鎖保護(hù)。要實(shí)現(xiàn)安全重啟,芯片首先進(jìn)入省電模式,當(dāng)所有條件都滿足時(shí)再恢復(fù)運(yùn)行。省電模式運(yùn)行時(shí),OPTIMER引腳迅速充電至4.5V,隨后緩慢降至1.2V。啟動(dòng)閉鎖保護(hù)時(shí),芯片同樣先進(jìn)入省電運(yùn)行模式,但VCC電壓通過鉗位控制保持在6V左右。要對(duì)閉鎖保護(hù)進(jìn)行復(fù)位操作,需要拔下主電源插頭將VCC電壓降至一定水平才能實(shí)現(xiàn)。6V鉗位電壓僅略高于閉鎖保護(hù)后快速重啟的電壓水平。
TEA1733的PROTECT引腳具有特殊的雙重保護(hù)功能:外部過熱保護(hù)和輸出過壓保護(hù),詳見圖4。PROTECT引腳可提供32μA電流,吸收107μA電流。內(nèi)部電路通常將PROTECT引腳電壓調(diào)至0.68V。如果PROTECT引腳電壓介于0.5V - 0.8V,無保護(hù)功能。如果VCC電壓太高,最大吸收電流無法將PROTECT拉至0.8V以下,則檢測(cè)結(jié)果為輸出過壓。該保護(hù)可滿足常規(guī)應(yīng)用要求。隨著溫度增加,與PROTECT引腳連接的負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻器電阻降低。如果電源最大供電電流無法將PROTECT電壓提升至0.5V,則檢測(cè)結(jié)果為外部過熱。上述兩種情況都將激活閉鎖保護(hù)。
圖4:PROTECT引腳原理圖和VI曲線
可調(diào)超載超時(shí)
如果OPTIMER引腳連接方式如圖5所示,可允許短時(shí)超載運(yùn)行。如果ISENSE峰值電壓超過400mV,OPTIMER引腳輸出11μA電流對(duì)外部電容器C2充電,超載計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)。對(duì)于長時(shí)間超載運(yùn)行,一旦OPTIEMR引腳電壓超過2.5V,過載保護(hù)將被激活。對(duì)于短時(shí)間超載,如果OPTIMER電壓達(dá)到2.5V之前,ISENSE峰值電壓降至400mV以下,C2會(huì)立即放電,無保護(hù)動(dòng)作。通過給C2和R3設(shè)置不同的值可以調(diào)節(jié)超載運(yùn)行時(shí)間。
圖5:超載超時(shí)運(yùn)行功能框圖和波形
高/低主電壓補(bǔ)償
對(duì)于固定頻率CCM,最大輸出功率不僅取決于一次峰值電流,還會(huì)受到占空比及輸入電壓影響。TEA1733集成輸入電壓補(bǔ)償電路,可確保極其穩(wěn)定的主電壓過載保護(hù)。過載補(bǔ)償電路通過VINSENSE引腳測(cè)量主電路電壓,并將其轉(zhuǎn)化成ISENSE引腳輸出電流。該輸出電流通過圖1中的軟啟動(dòng)電阻R2產(chǎn)生電壓,限制傳感器電阻R1的最大輸出電流。通過調(diào)節(jié)R2,最大輸出功率可不受輸入電壓控制。
上市版本
TEA1733提供多個(gè)不同版本以滿足不同應(yīng)用需求。標(biāo)準(zhǔn)版本支持超載超時(shí)安全重啟。TEA1733L用于超載超時(shí)閉鎖保護(hù)。90kHz工作器件包括TEA1733A和TEA1733M,前者用于安全重啟,后者用于閉鎖保護(hù)。除了常規(guī)的SO8封裝形式外,TEA1733(L)芯片還可使用DIP8封裝,又稱為TEA1733(L)P。
結(jié)論
TEA1733已成為恩智浦新推出的GreenChip系列低功率AC/DC轉(zhuǎn)換控制芯片中的首款產(chǎn)品,高度集成的特點(diǎn)使其完全能夠滿足低成本、緊湊型電源設(shè)計(jì)日益增長的市場(chǎng)需求。“零功耗”設(shè)計(jì)待機(jī)功耗小于30mW。與同類產(chǎn)品相比,TEA1733的功耗性能,特別是待機(jī)模式下的低功耗特點(diǎn)在計(jì)算和通信等低功耗應(yīng)用中具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
評(píng)論