集成了500V啟動(dòng)單元的ICE3BS02離線(xiàn)開(kāi)關(guān)電源電流模式控制器

概述
ICE3BS02 是開(kāi)關(guān)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I(lǐng)C的特點(diǎn)。
ICE3BS02可提供“主動(dòng)”間歇模式，以達到最低的待機功耗需求，即空載時(shí)小于100mW。它對反饋輸入的連續監視使得一旦輸出負載跳變，便能夠立即響應。是否進(jìn)入和離開(kāi)間歇模式僅由反饋電壓決定。在“主動(dòng)”間歇模式下輸出紋波可小于 1%。ICE3BS02的結構如圖1所示。
為了提高系統的穩定性和安全性，當溫度過(guò)高、VCC過(guò)壓、VCC欠壓、系統開(kāi)環(huán)或輸出過(guò)載時(shí)，設備將會(huì )進(jìn)入自動(dòng)重啟模式。
芯片中還集成了一個(gè)高壓?jiǎn)?dòng)單元，一旦超過(guò)15V的欠壓鎖定電壓，這個(gè)啟動(dòng)單元就被關(guān)斷。由于不需要外接的啟動(dòng)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(xiàn)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。
此外，通過(guò)改變軟啟動(dòng)電容的值，可提供一個(gè)可調整的保護延遲，以支持在有限時(shí)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(shí)芯片進(jìn)入自動(dòng)重啟模式，此時(shí)，開(kāi)關(guān)電源將供給最大功率(由感應電阻決定)。當芯片進(jìn)入“主動(dòng)”間歇模式時(shí)，也用到了同樣可調整的保護延遲。

保護模式(自動(dòng)重啟模式)
ICE3BS02提供自動(dòng)重啟模式作為保護。當檢測到以下的故障類(lèi)型時(shí)，系統將進(jìn)入自動(dòng)重啟模式：
? 啟動(dòng)過(guò)程中VCC 過(guò)壓
? 溫度過(guò)高
? 輸出過(guò)載
? 系統開(kāi)環(huán)
? VCC欠壓
?光耦合器短路
一旦進(jìn)入自動(dòng)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(shí)工作的只有控制器欠壓鎖定(UVLO)，它通過(guò)在VVCCon/VVCcoff的開(kāi)/關(guān)來(lái)控制啟動(dòng)單元。
由于沒(méi)有輔線(xiàn)圈的自供電，VCC開(kāi)始下降。當VCC低于8.5V時(shí)，UVLO接通集成的啟動(dòng)單元，它將 VCC充電至15V，因此啟動(dòng)單元重新關(guān)斷，芯片進(jìn)入啟動(dòng)階段。
當所有的系統故障被清除，在軟啟動(dòng)過(guò)后，芯片會(huì )在GATE輸出以開(kāi)關(guān)周期自動(dòng)啟動(dòng)。

VCC過(guò)壓保護
在電壓過(guò)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(dòng)過(guò)程中觸發(fā)電壓過(guò)高比較器。將 VCC 電容充電到這個(gè)值需要一定的時(shí)間。自動(dòng)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(guò)載保護
當VFB升至高于 4.8V時(shí), VSOFTS被允許升至高于它以前的鉗位電壓4.4V。如果VSOFTS超過(guò) 5.3V，控制器進(jìn)入自動(dòng)重啟模式。

系統開(kāi)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(lèi)似。當 VFB 升至高于4.8V時(shí)，VSOFTS被允許升至高于它以前的鉗位電壓4.4V。如果 VSOFTS超過(guò) 5.3V，控制器進(jìn)入自動(dòng)重啟模式。
負載跳變/“主動(dòng)”間歇模式的保護延遲
負載跳變時(shí)，在激發(fā)過(guò)壓保護并進(jìn)入自動(dòng)重啟模式前，控制器提供了一個(gè)保護延遲。這個(gè)時(shí)間是通過(guò)將軟啟動(dòng)電容從4.4V充電至5.4V而產(chǎn)生的。在這個(gè)時(shí)間區間內，反饋引腳的電壓可以升至高于4.8V，卻不會(huì )由于過(guò)載保護而切斷。在這個(gè)過(guò)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(shí)，如果檢測到低負載情況，同樣的過(guò)程將發(fā)生在外部的軟啟動(dòng)電容上。僅當VSOFTS超過(guò) 4V且VFB仍小于1.32V時(shí)，進(jìn)入“主動(dòng)”間歇模式。
“主動(dòng)”間歇模式
在輕載情況下，開(kāi)關(guān)電源進(jìn)入“主動(dòng)”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(guān)閉閾值電壓 VCCoff=8.5V。VCC引腳的電容被用來(lái)保證避免VCC降至低于 VCcoff。在“主動(dòng)”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(shí)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(kāi)始充電。如果VSOFTST超過(guò)5.4V，就進(jìn)入“主動(dòng)”間歇模式。產(chǎn)生前面所提到的可以通過(guò)使用軟啟動(dòng)電容調整的保護延遲，以避免由于負載激增而突然進(jìn)入間歇模式。
在“主動(dòng)”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(guān)斷，以將總的 VCC電流消耗降至小于1.1mA。FB電壓此時(shí)在3.4V~4V之間呈鋸齒形變化。
一個(gè)高的負載跳變導致FB電壓立即超過(guò)4.8V。這會(huì )使“主動(dòng)”間歇模式復位并將開(kāi)關(guān)電源轉換到正常工作模式以提供最大的電流來(lái)穩定VOUT。
軟啟動(dòng)
芯片ICE3BS02還提供了軟啟動(dòng)功能。在VSOFTS超過(guò)4V前，由外部電容CSOFTS和內部上拉電阻RSOFTS一起產(chǎn)生的信號VSOFTS決定占空比。在開(kāi)始階段，CSOFTS很快被充電至1V左右。因此，軟啟動(dòng)是在1V~4V之間進(jìn)行的。如果這個(gè)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(dòng)結束，而且未出現輸出過(guò)載，則VSOFTS被鉗位在4.4V。ICE3BS02的典型應用電路如圖2所示?！?/P>