反激變換器副邊同步整流控制器STSR3的應用詳解

2.1 IC供電Vcc和欠壓閉鎖輸出

STSR3的Vcc供電范圍是4～5.5V，其內部有一個齊納二極管限制最大的供電電壓為58V。需要外接一只100nF瓷介電容器連在腳2(Vcc)與腳6(SGLGND)之間，以確保穩定供電。該高頻電容器應盡量緊靠芯片。而用另一只100nF瓷介電容器接在腳2(Vcc)與腳8(PWMGND)之間。欠壓閉鎖輸出特性保證了正常的起動，避免了萬一在Vcc過低時不希望的驅動工作狀態。Vcc電壓也供給輸出端驅動器，因此最大的驅動電壓設在5.5V，所以推薦用邏輯柵極門限電平的MOSFET。

2.2 同步工作狀態

STSR3具有一種革新的特性，即內在設計使STSR3能工作在副邊沒有任何來自原邊的同步信號條件下。STSR3的同步是直接從副邊獲得的，它利用同步開關管MOSFET兩端上施加的電壓脈沖，作為開關轉換的傳遞信息。圖2中同步信號從腳4(CK)輸入，芯片內部的門限電平設置在2.6V。在CK的輸入端接一個峰值檢波器，該單元電路能夠辨別原邊MOSFET開關轉換感應信號以及之后出現的正弦波形。它由非連續模式工作或者諧振復位形態引起，如圖5之中的死區時間內波形所示。

(a) 峰值檢波器輸入

(b) 峰值檢波器輸出

圖5 非連續模式DCM工作波形

2.3 連續導通模式

當反激變換器工作在連續導通模式(CCM)時，在同步MOSFET開關管源極與漏極之間的電壓脈沖已變為矩形波狀，如圖6所示。該電壓可以用兩種不同的方式加到芯片腳CK上：一是用圖7中的電阻分壓器方法;二是用圖8中的一只二極管和拉住電阻器方法。在大多數情況下，當同步MOSFETA管關斷截止時，在電壓脈沖波形上會出現一個尖峰信號。在芯片腳CK輸入端，必須先消除這一尖峰電壓，以避免導致虛假同步觸發。在采用電阻分壓器R1及R2時，可再增加一只C1高頻小電容器來消除尖峰電壓突起，如圖7所示。

圖6 連續導通模式(CCM)波形

圖7 用電阻分壓器的同步電路

圖8 用二極管D1和R1給腳4(CK)脈沖輸入

反激變換器用于電信的一個典型例子，就是直流輸入電壓具有1：2的可變性范圍，典型值為36～72V。因此，副邊繞組電壓也有1：2的可變范圍。那么在36V輸入時，由分壓電阻器可計算出在腳CK的電壓約為28V;而當直流輸入為72V時，則腳CK電壓達到56V。即使該值高于腳CK的最大電壓也是可以接受的，因為它限制了流入該腳的電流為10mA。

電容器C1的數值取決于同步MOSFET管關斷尖峰的幅度，并隨R1的數值而變化。為了減小因R1和C1兩者引起的延遲，應選用最小的電容值。

在用電源適配器的反激變換器時，其電網輸入工作電壓為AC85～270V，它的可變范圍是1：3。在電網輸入電壓最低時，必須保證腳CK的電壓為2.8V;因此當電網輸入電壓為最高值時，電壓將達到8.9V，或者更高些。該電壓值超過了器件允許的最大值。如果通過R1限制流入腳CK的電流值，使之低于腳CK允許的最大電流值，那么芯片仍然可以正常地工作。否則，必須加接二極管D1，以保護芯片不受損。

圖8給出了用二極管D1和R1拉住電阻器的同步電路圖，用這種電路不存在關斷尖峰和腳CK最高電壓的問題。由于同步整流器的漏極電壓出現振鈴，故該電路不能在非連續狀態下正常工作。