集成了500V啟動單元的ICE3BS02離線開關電源電流模式控制器

概述
ICE3BS02 是開關電源電流控制脈寬調制器。它尤其適用于LCD顯示器、打印機和筆記本電腦的適配器、DVD播放器、機頂盒及工業(yè)輔助電源的AC/DC電源。本文將介紹此款IC的特點。
ICE3BS02可提供“主動”間歇模式，以達到最低的待機功耗需求，即空載時小于100mW。它對反饋輸入的連續(xù)監(jiān)視使得一旦輸出負載跳變，便能夠立即響應。是否進入和離開間歇模式僅由反饋電壓決定。在“主動”間歇模式下輸出紋波可小于 1%。ICE3BS02的結構如圖1所示。
為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，當溫度過高、VCC過壓、VCC欠壓、系統(tǒng)開環(huán)或輸出過載時，設備將會進入自動重啟模式。
芯片中還集成了一個高壓啟動單元，一旦超過15V的欠壓鎖定電壓，這個啟動單元就被關斷。由于不需要外接的啟動電阻，從而降低了功耗。在輕載情況下，大大提高了效率。在反饋線路中，光耦合器后面通常外接的RC濾波器也集成到芯片中，以減少芯片外的元件數(shù)。
此外，通過改變軟啟動電容的值，可提供一個可調整的保護延遲，以支持在有限時間內需要浪涌功耗的應用(例如接通電容負載)。保護延遲避免在負載突變時芯片進入自動重啟模式，此時，開關電源將供給最大功率(由感應電阻決定)。當芯片進入“主動”間歇模式時，也用到了同樣可調整的保護延遲。

保護模式(自動重啟模式)
ICE3BS02提供自動重啟模式作為保護。當檢測到以下的故障類型時，系統(tǒng)將進入自動重啟模式：
? 啟動過程中VCC 過壓
? 溫度過高
? 輸出過載
? 系統(tǒng)開環(huán)
? VCC欠壓
?光耦合器短路
一旦進入自動重啟模式，內部的參考電壓就被切斷，以盡量減少芯片的電流。在此模式下，平均電流僅為300mA，因為此時工作的只有控制器欠壓鎖定(UVLO)，它通過在VVCCon/VVCcoff的開/關來控制啟動單元。
由于沒有輔線圈的自供電，VCC開始下降。當VCC低于8.5V時，UVLO接通集成的啟動單元，它將 VCC充電至15V，因此啟動單元重新關斷，芯片進入啟動階段。
當所有的系統(tǒng)故障被清除，在軟啟動過后，芯片會在GATE輸出以開關周期自動啟動。

VCC過壓保護
在電壓過高的情況下， VCC電壓必須從約15V的正常電壓升高到17V, 以在啟動過程中觸發(fā)電壓過高比較器。將 VCC 電容充電到這個值需要一定的時間。自動重啟模式僅在VSOFTS小于 4V 且VFB大于4.8V 的條件下觸發(fā)。

輸出過載保護
當VFB升至高于 4.8V時, VSOFTS被允許升至高于它以前的鉗位電壓4.4V。如果VSOFTS超過 5.3V，控制器進入自動重啟模式。

系統(tǒng)開環(huán)保護
對保護模式的檢測和激發(fā)同前面的保護模式類似。當 VFB 升至高于4.8V時，VSOFTS被允許升至高于它以前的鉗位電壓4.4V。如果 VSOFTS超過 5.3V，控制器進入自動重啟模式。
負載跳變/“主動”間歇模式的保護延遲
負載跳變時，在激發(fā)過壓保護并進入自動重啟模式前，控制器提供了一個保護延遲。這個時間是通過將軟啟動電容從4.4V充電至5.4V而產生的。在這個時間區(qū)間內，反饋引腳的電壓可以升至高于4.8V，卻不會由于過載保護而切斷。在這個過程中，傳遞的功率受限于由感應電阻值所決定的最大峰值電流。當VFB降至小于1.32V時，如果檢測到低負載情況，同樣的過程將發(fā)生在外部的軟啟動電容上。僅當VSOFTS超過 4V且VFB仍小于1.32V時，進入“主動”間歇模式。
“主動”間歇模式
在輕載情況下，開關電源進入“主動”間歇模式。在這種狀態(tài)下，控制器始終處于工作狀態(tài)。因此 VCC必須大于關閉閾值電壓 VCCoff=8.5V。VCC引腳的電容被用來保證避免VCC降至低于 VCcoff。在“主動”間歇模式下，不僅輸出電壓VOUT的紋波小，對負載激增的反應速度快，同時效率也大大提高。當FB的電壓降至小于1.32V，SOFTST 引腳的電容就被允許從正常工作模式的鉗位電壓4.4V開始充電。如果VSOFTST超過5.4V，就進入“主動”間歇模式。產生前面所提到的可以通過使用軟啟動電容調整的保護延遲，以避免由于負載激增而突然進入間歇模式。
在“主動”間歇模式，ISENSE引腳的電流檢測電壓VISENSE被恒定在 0.257V，以減小傳導損耗。除了參考電壓和偏置電壓，所有的內部電壓都被關斷，以將總的 VCC電流消耗降至小于1.1mA。FB電壓此時在3.4V~4V之間呈鋸齒形變化。
一個高的負載跳變導致FB電壓立即超過4.8V。這會使“主動”間歇模式復位并將開關電源轉換到正常工作模式以提供最大的電流來穩(wěn)定VOUT。
軟啟動
芯片ICE3BS02還提供了軟啟動功能。在VSOFTS超過4V前，由外部電容CSOFTS和內部上拉電阻RSOFTS一起產生的信號VSOFTS決定占空比。在開始階段，CSOFTS很快被充電至1V左右。因此，軟啟動是在1V~4V之間進行的。如果這個電壓達到4V，最大電流值由反饋引腳的電壓決定，或由感應電阻所限定。如果軟啟動結束，而且未出現(xiàn)輸出過載，則VSOFTS被鉗位在4.4V。ICE3BS02的典型應用電路如圖2所示。■