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(jí)側(cè)工作，具有100V的高壓啟動(dòng)源,，它提供具有2A驅(qū)動(dòng)的高邊及低邊柵驅(qū)動(dòng)器,。直接驅(qū)動(dòng)外部四支組成全橋拓?fù)涞?a class="innerlink" href="http://forexkbc.com/tags/MOSFET" title="MOSFET" target="_blank">MOSFET，同時(shí)加入了對(duì)二次側(cè)同步整流MOSFET的驅(qū)動(dòng)信號(hào),，由外部電阻調(diào)節(jié)前沿及后沿的主控與同步驅(qū)動(dòng)間的死區(qū)時(shí)間,，其它特色有逐個(gè)電流式限流保護(hù)，打嗝模式重新起動(dòng),，最高振蕩頻率為2MHz,，可以外同步。芯片還有過熱保護(hù)功能,。在UVLO和打嗝模式下禁止同步整流信號(hào),。反饋系統(tǒng)有寬帶光耦接口，其驅(qū)動(dòng)二次側(cè)同步整流信號(hào)不用變壓器而采用隔離信號(hào)傳輸器件Si8420BB,，簡化了設(shè)計(jì)及裝配,，LM5046組成的全橋DC-DC基本電路如圖1。
其28個(gè)PIN腳功能如下：
1PIN UVLO線路欠壓閂鎖端，外部用一個(gè)電阻分壓器從Uin接至GND,，設(shè)置關(guān)斷點(diǎn)及待機(jī)比較器電平,。當(dāng)UVLO達(dá)到0．4V時(shí),，VCC和VREF被禁止,。在1．25V時(shí)，SS端重新起動(dòng),，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(hù)端,，用一個(gè)外部分壓器從Uin到GND設(shè)置過壓條件的關(guān)斷點(diǎn),。此外，在外部加一支NTC熱檢測分壓器,，用來設(shè)置過熱保護(hù)點(diǎn)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(jí)電流或與初級(jí)電壓成比例的預(yù)置信號(hào)，將此端復(fù)位到GND時(shí)將終止每一個(gè)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(jìn)入逐個(gè)周期式限流,，一個(gè)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(bǔ)償電流，一個(gè)從0～100μA上斜電流源用來提供斜率補(bǔ)償(電流型工作時(shí)),，該端可以通過一支合適的電阻接到CS端來提供斜率補(bǔ)償,。如果不需要斜率補(bǔ)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(shí)為最大,，達(dá)到1mA時(shí)，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(zhǔn)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(dú)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(dòng)時(shí)段，當(dāng)CS端超出750mV,，電流限制閾值時(shí),，有一個(gè)30μA電流源進(jìn)入RES電容，用于PWM周期的剩余時(shí)間,，如果RES電容電壓達(dá)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(gè)時(shí)段。此間其以10μA充電5μA放電,。延遲順序后,，SS端電容釋放之，進(jìn)入正常起動(dòng)順序,。
13PIN SS軟起動(dòng)輸入,，IC內(nèi)20μA電流源在起動(dòng)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(shí)停止PWM脈沖，并關(guān)斷同步整流器驅(qū)動(dòng)到低電平。
14PIN SSSR二次側(cè)軟起動(dòng),，外部接一支電容加上內(nèi)部20μA電流源設(shè)置軟起動(dòng)斜波給二次側(cè)同步整流器,，SSSR電容充電在初級(jí)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(shí)，LM5046軟關(guān)斷,。系在Uin,，UVLO故障及打嗝式過流保護(hù)時(shí)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(dòng)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(dòng)穩(wěn)壓器的輸出,，起動(dòng)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(dòng)達(dá)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(diǎn)以上,，內(nèi)部起動(dòng)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(dòng)PWM柵驅(qū)動(dòng)輸出,，驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)升壓點(diǎn),，將高邊柵驅(qū)動(dòng)升壓電容接于BST1、2和SW1,、2之間,，當(dāng)SW1、2為低電平時(shí)給升壓電容充電。
26PIN,、17PIN：HO1,、2高邊輸出驅(qū)動(dòng)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(diǎn),，接到高邊MOSFET源極與低邊MOSFET漏極以及變壓器初級(jí)線圈處。
28PIN Uin高壓輸入端,，高壓起動(dòng)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(dòng)源
LM5046包含一個(gè)內(nèi)部高壓起動(dòng)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(shí)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(zhǔn)源及外部全橋功率MOSFET的柵驅(qū)動(dòng)供電,。當(dāng)VCC端電壓超過UV欠壓閾值時(shí),，內(nèi)部基準(zhǔn)源達(dá)到5V，此時(shí)UVLO電壓將大于1．25V,，軟起動(dòng)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(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及起動(dòng)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(gè)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(dòng)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(shí),，Uin到VCC不會(huì)正向偏置，因此輔助源電壓VCC決不能超過VIN電壓,。
一個(gè)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(gè)UVLO的電平電路，當(dāng)UVLO電壓低于0．4V時(shí),，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(shí),，控制器處于待機(jī)模式,。待機(jī)時(shí)，VCC和REF偏置源激活,，但控制器輸出驅(qū)動(dòng)被禁止。當(dāng)VCC和REF輸出超過欠壓閾值時(shí),，UVLO端電平大于1.25V,。軟起動(dòng)電容釋放，正常工作開始,，從Uin到GND的分壓器設(shè)置點(diǎn)電壓用來設(shè)置變換器最小工作電壓,，分壓器設(shè)計(jì)必需使UVLO端電平大于1.25V。當(dāng)Uin進(jìn)入設(shè)計(jì)范圍時(shí),，UVL0窗口完成,，由內(nèi)部20μA電流漏出進(jìn)入分壓器設(shè)置點(diǎn)，當(dāng)UVLO電壓降到1．25V閾值以下時(shí),，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(qiáng)制UVLO處于待機(jī)條件(0．4V
用一個(gè)外部電壓分壓器設(shè)置過壓或過熱保護(hù),。在OVP條件時(shí),，SS和SSSR電容放電，所有輸出被禁止,，分壓器必須設(shè)計(jì)成應(yīng)對(duì)OVP時(shí)要大于1．25V,。當(dāng)過壓或過熱條件出現(xiàn)時(shí)，窗口變化由內(nèi)部20μA電流源完成,。當(dāng)OVP端超過1．25V時(shí),，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(shí),，電流源被禁止，使OVP端電壓迅速降下,。
(4)基準(zhǔn)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(jì)算如下式：
例如,，振蕩頻率為400 kHz,，對(duì)每一相為200 kHz，RT的值為25 kΩ,，如果LM5046由外部時(shí)鐘同步,，信號(hào)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(yuǎn)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(shí),，推薦加入斜率補(bǔ)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))