1 LM5046的功能
新推出的全橋移相控制器LM5046，包含執(zhí)行全橋變換器的全部功能，它既可以按電流型工作，也可以按電壓型工作，它放置于DC-DC的初級側(cè)工作，具有100V的高壓啟動源，它提供具有2A驅(qū)動的高邊及低邊柵驅(qū)動器。直接驅(qū)動外部四支組成全橋拓撲的MOSFET，同時加入了對二次側(cè)同步整流MOSFET的驅(qū)動信號，由外部電阻調(diào)節(jié)前沿及后沿的主控與同步驅(qū)動間的死區(qū)時間，其它特色有逐個電流式限流保護，打嗝模式重新起動，最高振蕩頻率為2MHz，可以外同步。芯片還有過熱保護功能。在UVLO和打嗝模式下禁止同步整流信號。反饋系統(tǒng)有寬帶光耦接口，其驅(qū)動二次側(cè)同步整流信號不用變壓器而采用隔離信號傳輸器件Si8420BB，簡化了設(shè)計及裝配，LM5046組成的全橋DC-DC基本電路如圖1。
其28個PIN腳功能如下：
1PIN UVLO線路欠壓閂鎖端，外部用一個電阻分壓器從Uin接至GND，設(shè)置關(guān)斷點及待機比較器電平。當(dāng)UVLO達到0．4V時，VCC和VREF被禁止。在1．25V時，SS端重新起動，控制器開始工作。窗口設(shè)置由內(nèi)部20μA電流漏及外部電阻分壓器決定。
2PIN OVP／OTP過壓保護端，用一個外部分壓器從Uin到GND設(shè)置過壓條件的關(guān)斷點。此外，在外部加一支NTC熱檢測分壓器，用來設(shè)置過熱保護點的溫度，閾值為1．25V，窗口由內(nèi)部20μA電流源及外部電阻分壓器決定。
3PIN RAMP送至PWM比較器．調(diào)制斜波給PWM比較器，此斜波可以是由初級電流或與初級電壓成比例的預(yù)置信號，將此端復(fù)位到GND時將終止每一個周期。
4PIN CS電流檢測輸入，如果CS端電平超出750mY，則PWM輸出脈沖將終止，進入逐個周期式限流，一個內(nèi)部開關(guān)保持CS端在低電平停留40ns，隨后輸出開關(guān)電平變?yōu)楦唠娖?，用于消隱前沿傳輸。
5PIN SLOPE斜率補償電流，一個從0～100μA上斜電流源用來提供斜率補償(電流型工作時)，該端可以通過一支合適的電阻接到CS端來提供斜率補償。如果不需要斜率補償，將其接至GND。
6PIN COMP輸入到脈沖寬度調(diào)制器，外部光耦接到此端，給出的電流送至內(nèi)部NPN晶體管的電流鏡，PWM的占空比在零輸入時為最大，達到1mA時，占空比減到0。電流鏡改善了頻率響應(yīng)，減少了經(jīng)過光耦的交流電壓。
7PIN REF 5V基準電壓源，最大供出15mA電流，用0．1μF電容在外部旁路。
8PIN RT／SYNC振蕩器頻率設(shè)置及外同步控制，外部用一支電阻接于RT和AGND端設(shè)置振蕩器頻率。外同步采用AC耦合法，將同步脈沖加到RT／SYNC端，正常同步電平為1．5～2V。
9PIN AGND模擬GND，其與功率GND直接單獨連接。
10PIN DR1同步整流器前沿延遲，將一支電阻接于RD1到AGND。設(shè)置從SR1的下降沿的延遲，或SR2與HO2／LO1的上升沿(或HO1／LO2)。
11PIN RD2同步整流器后沿延遲。將一支電阻接于RD2到AGND，設(shè)置從HO1／LO2下降沿的延遲(或LO2／HO1)，以及SR2或SR1相應(yīng)的上升沿的延遲。
12PIN RES重新起動時段，當(dāng)CS端超出750mV，電流限制閾值時，有一個30μA電流源進入RES電容，用于PWM周期的剩余時間，如果RES電容電壓達到1．0V，則SS端電容放電，禁止HO1、HO2、LO1、LO2和SR1、SR2的輸出。SS端保持低電平直到RES電容上的電壓上斜道2～4V之間共八
個時段。此間其以10μA充電5μA放電。延遲順序后，SS端電容釋放之，進入正常起動順序。
13PIN SS軟起動輸入，IC內(nèi)20μA電流源在起動期間給SS端充電，輸入到PWM比較器電壓隨SS電容充電上升到穩(wěn)態(tài)，開始增加PWM占空比。將SS端電平下拉到200mV以下時停止PWM脈沖，并關(guān)斷同步整流器驅(qū)動到低電平。
14PIN SSSR二次側(cè)軟起動，外部接一支電容加上內(nèi)部20μA電流源設(shè)置軟起動斜波給二次側(cè)同步整流器，SSSR電容充電在初級輸出脈沖后使能，即SS>2V及ICOMP<800μA之下。
15PIN SSOFF軟關(guān)斷禁止。當(dāng)SS OFF端接到AGND時，LM5046軟關(guān)斷。系在Uin，UVLO故障及打嗝式過流保護時出現(xiàn)，如果SSOFF端接于REF端，控制器為在任何條件下都是硬關(guān)斷。
19PIN SR2同步整流驅(qū)動器，控制同步整流器的柵輸出，源出峰值電流100mA漏入400mA。
21PIN VCC起動穩(wěn)壓器的輸出，起動穩(wěn)壓器的輸出在內(nèi)部調(diào)節(jié)到9．5V，一旦二次側(cè)軟起動達到1V，VCC輸出減到7．7V，如果輔助繞組將此端電壓上升到9．5V設(shè)置點以上，內(nèi)部起動穩(wěn)壓器將關(guān)斷，以減小IC的功耗。
22PIN PGND功率地與AGND直接連接。
23PIN、20PIN LO1、LO2兩低邊輸出驅(qū)動PWM柵驅(qū)動輸出，驅(qū)動能力為源出1．5A峰值、漏入2A峰值能力。
24PIN SR1同步整流驅(qū)動器，控制同步整流器的柵輸出，源出峰值電流100mA、漏入400mA。
25PIN、18PIN BST1、2柵驅(qū)動升壓點，將高邊柵驅(qū)動升壓電容接于BST1、2和SW1、2之間，當(dāng)SW1、2為低電平時給升壓電容充電。
26PIN、17PIN：HO1、2高邊輸出驅(qū)動器，高邊PWM輸出能力為源出1．5A，漏入2A。
27PIN、16PIN HS1、2開關(guān)結(jié)點，接到高邊MOSFET源極與低邊MOSFET漏極以及變壓器初級線圈處。
28PIN Uin高壓輸入端，高壓起動源輸入，工作范圍為14～100V。也可以與VCC連接直接由外部穩(wěn)壓器供電。
2 集成電路的特性
(1)高壓起動源
LM5046包含一個內(nèi)部高壓起動穩(wěn)壓器，它允許輸入端(Uin)直接接到外部電源電壓，可以從14～100V。瞬間可承受105V。當(dāng)UVLO端大于0．4V時VCC穩(wěn)壓器開始給VCC外部電容充電，VCC調(diào)整器供電給VREF基準源及外部全橋功率MOSFET的柵驅(qū)動供電。當(dāng)VCC端電壓超過UV欠壓閾值時，內(nèi)部基準源達到5V，此時UVLO電壓將大于1．25V，軟起動電容釋放，正常工作開始，VCC內(nèi)部穩(wěn)壓器輸出設(shè)有限制，VCC電容值取決于整個系統(tǒng)的設(shè)計及起動充電，推薦VCC電容從0．47～10μF。
LM5046的內(nèi)部功耗可以用外部供電來減小，VCC輸出電壓在IC內(nèi)部設(shè)置在9．5V，同步整流開始工作后，VCC電壓減小到7．7V，在典型應(yīng)用中，輔助源通過二極管接到VCC，這個輔助線圈必須將VCC升到8V以上，去關(guān)斷內(nèi)部的高壓起動源，從輔助繞組給VCC供電，可以改善效率，減小控制IC的功耗，VCC、UV電路在此模式將停止功能，VCC決不能降到UV閾值以下，正常工作時，Uin到VCC不會正向偏置，因此輔助源電壓VCC決不能超過VIN電壓。
一個外部DC偏置電壓可用來替代內(nèi)部穩(wěn)壓器，從外部接到’VCC和Uin兩端，外部偏置源電壓必須大于10V，低于14V。
(2)線路欠壓檢測器
LM5046有兩個UVLO的電平電路，當(dāng)UVLO電壓低于0．4V時，控制器處于低電流的關(guān)斷模式。當(dāng)UVLO端電壓大于0．4V，但低于1．25V時，控制器處于待機模式。待機時，VCC和REF偏置源激活，但控制器輸出驅(qū)動被禁止。當(dāng)VCC和REF輸出超過欠壓閾值時，UVLO端電平大于1.25V。軟起動電容釋放，正常工作開始，從Uin到GND的分壓器設(shè)置點電壓用來設(shè)置變換器最小工作電壓，分壓器設(shè)計必需使UVLO端電平大于1.25V。當(dāng)Uin進入設(shè)計范圍時，UVL0窗口完成，由內(nèi)部20μA電流漏出進入分壓器設(shè)置點，當(dāng)UVLO電壓降到1．25V閾值以下時，電流漏使能，使UVLO端迅速下降，其0．4V的窗口關(guān)斷，內(nèi)部50mV窗口的比較器。
UVLO端還可以用來執(zhí)行各種遙控的使能及禁止功能，可強制UVLO處于待機條件(0．4V
用一個外部電壓分壓器設(shè)置過壓或過熱保護。在OVP條件時，SS和SSSR電容放電，所有輸出被禁止，分壓器必須設(shè)計成應(yīng)對OVP時要大于1．25V。當(dāng)過壓或過熱條件出現(xiàn)時，窗口變化由內(nèi)部20μA電流源完成。當(dāng)OVP端超過1．25V時，20μA電流源激活，迅速升高OVP端電壓。當(dāng)OVP端電壓降到1．25V閾值以下時，電流源被禁止，使OVP端電壓迅速降下。
(4)基準電壓源
REF端輸出5V，為線性穩(wěn)壓器，它用來偏置光耦的三極管及外部的管理電路，輸出電流為15mA，REF端需去耦瓷介電容，容值為0．1～10μF。
(5)振蕩器及外同步輸入
LM5046的振蕩器頻率設(shè)置用一支外部電阻接于RT和AGND之間。RT電阻將緊靠IC，設(shè)置頻率的電阻RT計算如下式：
例如，振蕩頻率為400 kHz，對每一相為200 kHz，RT的值為25 kΩ，如果LM5046由外部時鐘同步，信號必須耦合到RT端要由100pF電容隔開，RT端電壓通常為2．0V，外同步脈沖的幅度應(yīng)在3.5～5V，由低到高電平的傳輸，同步脈沖的寬度為15～200ns。RT電阻永遠需要，無論是自由振蕩還是外同步，SYNC頻率必須等于或大于RT設(shè)置的頻率。當(dāng)外同步時，推薦加入斜率補償，其系從VCC到CS端加入一支電阻，還要禁止SLOPE端接AGND。(未完待續(xù))