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新型反激变换器准谐振控制器ICE1QS01及其应用电路

发布时间:2020-06-30 18:51:13 阅读: 来源:聚氨酯复合板厂家

摘要:ICE1QS01是一种支持低功率待机和功率因数校正(PFC)的开关电源准谐振控制器。介绍了ICE1QS01的基本结构、工作原理及其应用电路与设计。

本文引用地址:关键词:准谐振控制器;ICE1QS01;反激变换器;设计

0 引言

ICE1QS01是英飞凌公司推出的一种输出功率范围从1W到300W,带或不带功率因数校正(PFC)的反激式变换器控制器。该控制器IC工作在准谐振模式,典型应用包括TV,VCR,DVD播放机,卫星接收机和笔记本电脑适配器等。

为了在轻载下降低功率消耗,ICE1QS01随着负载的减小,其开关频率逐步数字式地降至20kHz的最低值。同时,随频率降低保持准谐振模式。在从满载到空载的整个负载范围内,能够平稳工作。当工作频率降低时,IC的数字抗抖动电路可以消除过零信号的连续跳动,尤其是可以避免电视机中因偏转引起的负载连续变化产生的抖动。为了减小功率MOSFET的开关应力,功率晶体管总是在最低的电压上接通。电压调整既可利用内部误差放大器,也可利用外部光耦合器。由于采用新的初级调节方法,在变压器控制绕组与控制输入之间的外部整流电路,可用一个电压分配器来取代。在待机模式下,IC自动进入突发模式,待机输入功率远低于1W。保护功能包括Vcc过压/欠压锁定,主线电压欠压关断和电流限制等。ICE1QS01的启动电流仅约50μA,它是一种低功耗绿色SMPS芯片。

1 芯片的封装与电路组成及其功能与工作原理

ICE1QS01采用P-DIP-8-4封装,引脚排列如图1所示。表1列出了各引脚的功能。

图1 ICE1QS01的引脚排列

表1 引脚功能 引脚 符号 功能简述

1 N.C 未连接

2 PCS 初级电流模拟(simulation)输入

3 RZI 调整与过零信号输入

4 SRC 软启动和调整电容器连接端

5 OFC 过电压故障比较器输入

6 GND 地

7 OUT MOSFET栅极驱动器输出

8 VCC 电源电压施加端

ICE1QS01芯片主要由比较器,触发器和数字处理电路组成,具体如图2所示。

图2 ICE1QS01芯片电路组成

在图2所示的电路中,左上角部分为折弯点(foldback point)校正单元。该部分电路的功能是在MOSFET导通期间,从脚RZI流出一个电流,电流源CS4提供的0.5mA的电流被扣除,所得到的电流I4乘以0.2(即为I3),被馈送到IC的PCS脚,从而增加PCS脚外部电容的充电电压斜率。当AC线路电压升高时,MOSFET的导通时间缩短,最大输出功率保持不变。主线电压通过Vcc偏置绕组并经连接在脚RZI上的一支电阻来检测。

在脚RZI内部,门限电平5V和4.4V的比较器用于初级调整,门限电平1V和50mV的比较器分别是振铃抑制时间比较器和过零信号比较器。

在图2的右上角是计数器、定时器和比较器组成的数字频率降低电路以及反相输入端为VRM=4.8V与VRH=4.4V并带VRH锁定的比较器和反相输入端VRL=3.5V并带VRL锁定的比较器。

在图2的中央是软启动和通—断(on-off)触发器。软启动触发器通过通—断触发器的上升沿(并利用沿检测器ED1)置位。通—断触发器通过反相输入端15V的比较器(图2左下方)置位。该比较器上面是20V的Vcc过电压比较器,下面是145V和9V的欠电压比较器。IC脚PCS内部电阻R2连接一个开关,该开关由一个与门输出控制,与门的输入来自通—断触发器的输出。在开关接通时,脚PCS外部电容放电到1.5V。当进入PCS脚的电流低于100μA时,在主线欠电压比较器输出产生一个低电平输出信号。该输出信号经一个与门和或门电路置位脉冲锁定触发器,与门的另一个输入是接通时间触发器的反相输出。

位于图2中间下方的是突发触发器和脉冲锁定触发器。突发触发器由IC脚SRC内的2V比较器输出置位。突发触发器的输出,连接到脉冲锁定触发器的置位输入。脉冲锁定触发器的输出,影响接通时间触发器的复位输入。接通时间触发器的输出,连接到IC脚OUT内的输出缓冲器。脉冲锁定触发器也可由20V的过电压比较器置位。

IC脚SRC内部的电流源CS1为SRC脚外部电容器提供500μA的放电电流。与CS1并联的电流源CS2,通过软启动触发器激活。CS2的电流通过50ms定时器控制逐步改变,以此为软启动产生上升的调节电压。

一个20kΩ的上控电阻R1下端在内部连接到SRC脚,上端通过开关连接到5V的参考电压。该开关由一个触发器的输出控制,该触发器通过接通时间触发器的输出下降沿置位,以产生振铃抑制时间。接通时间触发器由过零信号经过一个与门复位,该与门的另一个输入是下部第二个触发器的输出。当RZ1脚上的脉冲高度超过44V的门限时,第二个触发器置位。

在图2右上部的数字频率减小电路中,4位加/减(UP/DOWN)计数器的寄存数决定变压器退磁后的过零信号数。过零信号计数器计数输入过零信号,并由一个比较器检测和放大。只要过零计数器存储数与加/减计数器存储数相等,比较器就发送一个输出信号至接通时间触发器,从而使功率MOSFET导通。为避免抖动,加/减计数器的存储数仅在50ms定时器确定的每个50ms周期之后加1或减1改变,这种变化取于VRH和VRL锁存状态。如果两个锁存处于低态,计数器增加1。如果仅VRL锁定置位,加/减计数器仍不变化。如果VRL和VRH被置位于高电平,加/减计数器减少1。在此之后VRH与VRL锁定被复位。在接下来的50ms内,VRH与VRL锁存将再次置位。当IC脚SRC上电压VSRC3.5V时,VRL锁定置位,加/减计数器加1;当VSRC>4.4V时,VRH锁定置位,加/减计数器减1。在一个大的负载跳跃这后,为能迅速调节到最大的功率电平上,只要VSRC>4.8V时,加/减计数器被置位到1(0001)。

2 应用与设计

2.1 应用实例与电路简析

图3是由ICE1QS01作控制器的200W高端电视机SMPS电路。该电路输入AC90~264V,4路输出电压/电流分别为135V/0.75A,30V/1.2A,15V/0.5A和7V/1.2A。

图3 基于ICE1QS01的200W彩色电视机SMPS电路DIY机械键盘相关社区:机械键盘DIY

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