集成MOSFET驅動(dòng)器的全橋移相控制器-LM5046(二)

摘要：新推出的全橋移相控制器LM5046，全橋變換器的全部功能，LM5046組成的全橋DC／DC基本電路，內部等效電路。而其具備28個(gè)PIN腳功能，文中一一有分解說(shuō)明。
關(guān)鍵詞：全橋移相控制器LM5046；28個(gè)PIN腳功能 (上接第8期)

(6)逐個(gè)周期式電流限制
CS端由變壓器初級電流信號來(lái)驅動(dòng)，如果CS端電壓超過(guò)0．75V電流檢測比較器會(huì )立即終止PWM的周期，用一個(gè)小的RE濾波器接到CS端并緊靠控制器，用推薦的方法抑制噪聲。內部一個(gè)18Ω的MOSFET放掉外部電流檢測濾波器上的電荷，每個(gè)周期放電一次，放電MOSFET在一個(gè)新的PWM周期開(kāi)始后導通40ns，做前沿尖刺消隱，電流檢測比較器非?？焖俚厝ロ憫?，以縮短噪聲脈沖，對電流檢測濾波器和檢測電阻布局時(shí)非常關(guān)鍵，電容與CS端濾波器必須緊靠器件，并直接接到CS和AGND端。如果用電流互感器，其兩個(gè)引線(xiàn)緊繞濾波網(wǎng)絡(luò )，并緊靠IC。當用電流檢測電阻時(shí)，所有對噪聲敏感的小功率地線(xiàn)連接都要接在一起，然后接于A(yíng)GND，并用單一線(xiàn)再接至功率地。
(7)打嗝工作模式
LM5046提供一個(gè)限流重起時(shí)段去禁止控制器輸出并強制一次延時(shí)重新起動(dòng)， (即打嗝模式)，如果限流條件迅速檢測出來(lái)，數個(gè)逐個(gè)限流周期式需要由外部電容在RES端調節，在每個(gè)PWM周期中，LM5046從RES電容處或者源出或者漏入電流，如果檢測出限流條件，則5μA電流漏被禁止，30μA電流源被使能，如果RES電壓達到1．0V閾值，重起順序出現。
◇SS和SSSR電容完全充電；
◇30μA電流源關(guān)斷，10μA電流源開(kāi)啟；
◇一旦RES端電壓達到4．0V，10μA電流源即關(guān)斷，5μA電流漏開(kāi)啟，RES電容上的電壓下斜到2V；
◇一旦RES電容電壓達到2．0V閾值，10μA電流源再次開(kāi)啟，RES電容電壓在4．0V和2．0V之間上下共八次；
◇當計數達到八次時(shí)，RES端電壓下拉低，軟起動(dòng)電容釋放重新開(kāi)啟軟起動(dòng)過(guò)程，當SS端電壓達到1．0V時(shí)，PWM比較器將產(chǎn)生第一個(gè)窄脈沖；
◇如果過(guò)載條件在重新起動(dòng)后持續，將開(kāi)始逐個(gè)周期式限流，并再次增加RES端電容的電壓，重復在打嗝模式之下；
◇如果過(guò)載條件在重新起動(dòng)后不再延長(cháng)出現，RES端將保持地電平，其由5μA電流漏保持繼續正常工作。
打嗝模式功能可以用將RES接到ACND來(lái)禁止。在此結構下，逐個(gè)周期式保護將立即限制最大輸出電流，沒(méi)有打嗝狀態(tài)再次出現。
(8)PWM比較器
LM5046脈寬調制比較器是一個(gè)三輸入端器件，它比較RAMP端的信號，環(huán)路誤差信號或軟起動(dòng)信號，無(wú)論誰(shuí)為低電平，都去控制占空比。這個(gè)比較器為了實(shí)現可控制的最小占空比，將工作速度最佳化，環(huán)路誤差信號系從外部反饋并給隔離電路形成控制電流進(jìn)入COMP端，COMP端電流在內部由一對NPN晶體管鏡像出來(lái)，它通過(guò)一支5kΩ電阻接到5V基準，結果控制電壓經(jīng)過(guò)1V的變化，經(jīng)過(guò)2：1的電阻分壓器加到PWM比較器。
光耦檢測器可以接于REF端和COMP端之間，因為COMP端由輸入電流控制，經(jīng)過(guò)光耦檢測器的潛在差異接近常數，帶寬限制相位延遲，通常由光耦的有效電容插入，從而大大減小。更高的環(huán)路帶寬可以達到，因為帶寬限制與光耦一起的極點(diǎn)，現在其在更高的頻率處，PWM比較器的極性與COMP端沒(méi)有電流流入結合在一起，使控制器產(chǎn)生最大的占空比。
(9)RAMP端
在RAMP端的電壓提供調制的斜波給PWM比較器，PWM比較器在RAMP端調制斜波信號，經(jīng)環(huán)路誤差信號去控制占空比。調制斜波信號可以執行，或者作為正比于輸入電壓的斜波，或者作為電壓前饋模式的控制。RAMP端由內部MOSFET(RSD (ON)5．5Ω)來(lái)重新設置，能使RAMP端，或為電壓型或為電流型控制，允許控制器以最佳控制方法工作，其僅取決于設計約束。
(10)斜率(SLOPE)端
在占空比大于50％的情況，峰值電流模式控制會(huì )產(chǎn)生次諧波震蕩，次諧波震蕩是監視寬窄占空比下的正常特性，這可以用加入一個(gè)人造斜波來(lái)消除之，此即斜率補償去調制RAMP端的信號。SLOPE端提供一個(gè)斜波電流源，從0～100μA，其頻率為RT設置的振蕩頻率作為斜率補償，斜波電流源在SLOPE端用來(lái)以不同方式給RAMP信號加上斜率補償。
①如圖2(a)SLOPE和RAMP端可以通過(guò)合適的電阻一起接在CS端，這種結構將射入電流檢測信號加上斜率補償到RAMP端，但是CS端沒(méi)有見(jiàn)到任何斜率補償，因此，在此圖中，斜率補償沒(méi)有影響電流限制。

②在第一個(gè)圖中，如圖2 (b)SLOPE、RAMP和CS端可以接在一起。在此結構中，斜的電流源從SLOPE端出來(lái)通過(guò)濾波器電阻電容流出。因此，CS和RAMP兩端將見(jiàn)到電流檢測信號加上斜率補償斜波。在此圖中，電流限制工作由斜率補償完成，限流設置點(diǎn)將會(huì )改變。
如果不需要斜率補償，在電壓前饋模式控制中，SLOPE端必須接到AGND端。當RT端同步到外時(shí)鐘時(shí)，推薦禁止將SLOPE端加上斜率補償，由外部從VCC到CS端接上一支合適的電阻來(lái)完成。
(11)軟起動(dòng)
軟起動(dòng)電路允許功率變換器很好地達到穩定狀態(tài)工作點(diǎn)，因此要減小起動(dòng)應力和電流浪涌。當偏壓加到LM5046時(shí)，SS端電容由內部MOS-FET將其放電。當UVLO、VCC及REF端達到工作閾值內時(shí)，SS電容被放開(kāi)，開(kāi)始由20μA電流源重新充電，一旦SS端電壓跨過(guò)1V，SS將控制占空比，PWM比較器是一個(gè)有三輸入端的器件，它比較RAMP信號應對軟起動(dòng)和環(huán)路誤差信號之間的較低信號。在典型的隔離應用中，在二次側建立起偏置源后，二次側的誤差放大器開(kāi)始軟起動(dòng)并建起閉環(huán)控制來(lái)取代從SS端的控制方法。
關(guān)斷調節器的一種方法是將SS端接到GND，這樣強制內部的PWM控制信號到GND，迅速減少輸出占空比到0，相關(guān)的SS端開(kāi)始軟起動(dòng)周期使正常工作恢復，第二個(gè)關(guān)斷方式是在UVLO部分設置。
(12)柵驅動(dòng)器輸出
LM5046提供四個(gè)柵驅動(dòng)器，兩個(gè)浮動(dòng)的高邊柵驅動(dòng)器HO1和HO2，兩個(gè)接GND的低邊驅動(dòng)LO1和LO2。每個(gè)內部驅動(dòng)器都能源出1．5A峰值漏入2A峰值電流。初始時(shí)，HO1和LO2先一起導通，隨后四個(gè)柵驅動(dòng)都關(guān)斷，然后HO2和LO1一起導通，低邊柵驅動(dòng)器直接由VCC供電，而HO1和HO2柵驅動(dòng)器則從升壓電容處供電，升壓電容接于BST1／BST2和HS1／HS2之間，一個(gè)外部二極管接于VCC和BST之間，提供高邊柵驅動(dòng)的功率，其能量從VCC給升壓電容充電得到，當高邊MOSFET導通時(shí)，BST1升到峰值電壓為VCC+VHS1。此處VHS1為開(kāi)關(guān)結點(diǎn)電壓，BST和VCC電容要緊靠LM5 046的相應端子，以防止寄生電感，減小電壓傳輸，推薦BST電容為0.1μF，或者再大一些，一個(gè)低ESR／ESL電容用于此處，防止HO傳輸壓降。
如果COMP端為開(kāi)路，輸出將工作在最大占空比，最大占空比對每一相都有死區時(shí)間其由RD1電阻設置，如果RD1電阻為0，則最大占空比略小于50％，因IC內有一個(gè)固定的死區時(shí)間，內部固定的死區時(shí)間為30ns，它不會(huì )隨著(zhù)工作頻率變化，最大占空比對每個(gè)輸出都可以用下面公式算出

此處，T1是由RD1電阻和FOSC設置的時(shí)間，FOSC是震蕩頻率。例如，設置400kHz振蕩頻率，T1時(shí)間由RD1電阻設在60ns，結果DMSX為0．488。(未完待續)