電源控制器ＰＷＭ芯片分析
作者：
時(shí)間：2012-04-27
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
收藏
英飛凌汽車(chē)電子生態(tài)圈
掃碼關(guān)注
獲取最新最全汽車(chē)電子
技術(shù)方案與實(shí)用技巧
1 概述
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/177389.htm隨著(zhù)現代通信設備的迅速發(fā)展,特別是微電子技術(shù)的發(fā)展,伴隨著(zhù)各種電源的發(fā)展,各種各樣的 PWM型直流變換器集成控制器也不斷出現,這使開(kāi)關(guān)穩壓電源的元件數量大幅度減少。這不但使開(kāi)關(guān)穩壓電源的可靠性提高,而且還能簡(jiǎn)化開(kāi)關(guān)穩壓電源的設計計算,使開(kāi)關(guān)穩壓電源更便于生產(chǎn)和維護。
本文針對當今比較流行的一款電源控制器ＰＷＭ芯片進(jìn)行了分析。
2 工作原理
芯片的原理框圖如圖1。內部電路主要由10部分組成：振蕩器、PWM比較器、限流比較器、過(guò)流比較器、基準電壓源、故障所存器、欠壓?jiǎn)?dòng)電路、欠壓鎖定、PWM鎖存器和輸出驅動(dòng)器。
|
2.1 振蕩器
芯片工作時(shí)，振蕩器為電路提供方波，是電路最關(guān)鍵的一部分電路。方波的產(chǎn)生由鋸齒波輸入比較器得出，鋸齒波上升沿的斜率由 R t 和Ct決定，確定R t 和Ct的方法是：首先根據求得的最大占空比Dmax選擇Rt Rt，再根據要求的頻率以及R t 和Dmax選擇Ct。計算公式為
Rt=3V/[（10mA）（1－ Dmax）]
Ct＝1.6×D max/( R t×F) R t 的最佳值應為1Ω到10kΩ；Dmax應小于70%。圖2是 R t 和Ct與頻率f的關(guān)系。
|
2.2 上升沿封鎖
本芯片采用固定頻率脈寬調制，兩個(gè)輸出端可同時(shí)輸出脈沖，輸出脈沖的頻率與振蕩器頻率相等，脈沖占空比可在0到100%內調整。兩個(gè)輸出端交替輸出脈沖。為了限制最大占空比，在振蕩器放電期間，內部時(shí)鐘脈沖對兩路輸出進(jìn)行封鎖。在時(shí)鐘的下降沿，輸出端為高電平。輸出脈沖的下降沿由脈寬調制比較器，限流比較器和過(guò)流比較器聯(lián)合控制。通常，脈寬調制比較器檢測出斜波電壓與控制電壓的交點(diǎn)，并且在該交點(diǎn)處終止輸出脈沖。因為采用了上升沿封鎖，在脈沖前沿的一定時(shí)間內，脈寬調制比較器不起作用。這樣，開(kāi)關(guān)電源的固有噪聲就能被有效地控制。同時(shí)由于采用了輸出脈沖上升沿封鎖，脈寬調制器的斜波輸入就不需要再經(jīng)過(guò)濾波。上升沿封鎖也是用于限流比較器。上升沿封鎖之后，如果限流（1LIM）腳的電壓超過(guò)1Ｖ，輸出脈沖就終止。但是，過(guò)流比較器不能采用前沿封鎖，這樣，就不會(huì )因為前沿封鎖而延長(cháng)保護時(shí)間，從而可以及時(shí)捕捉過(guò)流故障。在任何時(shí)間，只要限流（1LIM）腳的電壓超過(guò)1.2V，故障閉鎖就起作用，從而使輸出端變?yōu)榈碗娖健?
2.3 欠壓鎖定、軟啟動(dòng)以及故障處理
軟啟動(dòng)是通過(guò)軟啟動(dòng)（SOFT START）腳的外接電容實(shí)現的。接通電源后，軟啟動(dòng)腳外接電容放電，該腳處于低電平，誤差放大器輸出低電平，開(kāi)關(guān)電源無(wú)輸出電壓。
啟動(dòng)腳外接電容充電時(shí)，誤差放大器輸出電壓逐漸升高，直到閉環(huán)調節功能開(kāi)始工作，開(kāi)關(guān)電源輸出電壓逐漸升高到額定值。一旦電流（1LIM）腳的電平超過(guò)1.2V，故障鎖存置位輸出腳變?yōu)榈碗娖?，同時(shí)，軟啟動(dòng)腳外接電容以250μA的電流放電。在軟啟動(dòng)電容放電以后，限流腳電平降到1.2 V以下時(shí)，故障鎖存器就不再輸出脈沖，這時(shí)，故障鎖存器復位，芯片開(kāi)始軟啟動(dòng)過(guò)程。在軟啟動(dòng)期間， 萬(wàn)一故障鎖存器置位，輸出會(huì )立即終止。但是軟啟動(dòng)腳外接電容在充足電之前不會(huì )放電。這樣，在故障連續出現的情況下，輸出就會(huì )出現一個(gè)間斷期。
2.4 電流輸出電路
芯片推拉式輸出電路的每個(gè)輸出端都可輸出峰值為2A的電流。該輸出電流在20ns內可使1000pF電容兩端的電壓上升15V。采用獨立的集電極電源和功率地線(xiàn)腳，能夠減小大功率門(mén)極驅動(dòng)噪聲對集成電路內模擬電路的干擾。每個(gè)輸出端（OUT）到集電極電源和地線(xiàn)之間都應加入一只3A的肖特基二極管，該二極管可以將輸出電壓的幅值鉗位在電源電壓。這對于任何電感性和電容性負載都有必要。應當指出，該芯片采用的二極管不是一般的二極管，而是肖特基二極管，因為要求二極管的壓降很低，大部分3A肖特基二極管均可以滿(mǎn)足這一要求。
3 振蕩器電路及分析
這部分的具體電路如圖3。本電路主要是實(shí)現振蕩器的功能。振蕩器在開(kāi)始工作時(shí),out2的電壓為零，左邊是由三個(gè)三極管Q6、Q7、Q8組成的恒流源,對其外接電容 Ct充電。此時(shí)out2的電位開(kāi)始上升，out2的電位與Q4的基極的電位進(jìn)行比較。如果out2的電位高，則Q4截止，out1輸出的方波為高電位, 此時(shí)Q12管的基極電位也升高到足夠讓Q12管開(kāi)始導通,并對 Ct電容開(kāi)始放電；如果out2的電位低于Q4管的基極電位，則Q4管導通，此時(shí)out1輸出為低電位，Q12管的基極電位比較低，Q12管截止,不對 Ct放電；Q6、Q7、Q8管組成的恒流源繼續對電容 Ct充電,out2的電位繼續升高,最終使電位高于Q4基極電位。out1的電位輸出為高電平，Q12管導通并截止對 Ct的充放電，使得在out2處產(chǎn)生鋸齒波,out1處輸出方波。本文使用PSPICE軟件對電路進(jìn)行模擬分析時(shí)產(chǎn)生的波形如圖4。
|
pwm相關(guān)文章:pwm原理
脈沖點(diǎn)火器相關(guān)文章:脈沖點(diǎn)火器原理 脈寬調制相關(guān)文章:脈寬調制原理
評論