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        內帶監控器的高電壓電流型PWM控制器HV9606應用

        作者: 時間:2012-03-15 來源:網絡 收藏
        3.3 振蕩器與同步

          振蕩器的振蕩頻率為PWM輸出脈沖頻率的兩倍。改變RT腳與SGND腳之間外接電阻的阻值,振蕩頻率即可在30kHz—800kHz之間調整。給定振蕩頻率時,RT腳外接電阻的阻值RT可按下式計算:


          SYNC(同步)腳是一個輸入輸出端口。在采用多只HV9606的變換器中,為了保證所有HV9606同步工作,各個HV9606的SYNC腳必須連接在一起,SYNC腳也可接到外部主控時鐘的開漏輸出端。采用外部主控時鐘同步時,所有振蕩器的頻率都鎖定在各振蕩器中的最高振蕩頻率。外部主控時鐘的占空比必須小于50%。采用外部主控時鐘同步時,SYNC腳固定邏輯高電平或低電平將造成不同步,但是采用HV9606的變換器仍可正常工作,工作頻率由HV9606單獨設定。由于HV9606失去同步時,總的電源系統并不會出現故障,因此可以認為同步腳具有一定的故障容限。
          在多只HV9606組成的DC/DC變換器中,采用外部主控時鐘同步時,考慮到同步(SYNC)腳累積寄生電容的影響,在SYNC腳與VDD腳之間應接入一只上拉電阻。該電阻的阻值由累積寄生電容和工作頻率決定。

        3.4 倍壓器

          內部電源電壓在2.9V—5.5V之間時,HV9606仍可正常工作,但是很難找到柵極驅動電壓如此低的功率MOSFET,因此HV9606內設置有了倍壓電路。該電路可在VX2腳產生接近VDD兩倍的電壓。倍壓電路采用電容充電升壓方法,因此在CA腳和CB腳之間應接入一只0.01μF電容器。同時,在VX2腳與PGND腳之間還應接入一只0.1μF貯能電容器,倍壓電路的工作頻率與PWM輸出頻率相同。
        GATE腳輸出的柵極驅動電壓,由VX2腳電壓供給,當VDD升高到3.3V時,可以采用柵極驅動電壓為5V的邏輯電平功率MOSFET,當VDD升高到5V時,可以采用柵極驅動電壓為10V的標準功率MOSFET。

        3.5 VX2欠壓封鎖

          為了保證適當的柵極驅動電壓,欠壓封鎖電路(VX2 UVLO)連續監控VX2腳的電壓。若VX2腳電壓低于4.5V,為了防止損壞外接的功率MOSFET,PWM電路柵極驅動器輸出被封鎖。為了防止欠壓封鎖電路誤動作,欠壓封鎖門限電壓具有400mV滯后電壓。

        3.6 帶隙基準電壓

          除了起動/停機電路外,HV9606內部所有電路都由精度為1%的帶隙基準電壓供電。基準電壓加在REF腳,也可為外部電路提供100μA電流。在REF腳與SGND腳之間,應接入0.1μF以上的旁路電容器。

        3.7 電流取樣與限流

          電流取樣電阻應接在外接MOSFET的源極與PGND腳之間。有兩個獨立的比較器監控取樣電阻兩端的壓降,一個比較器完成絕對值峰值電流限制,另一個比較器將峰值電流反饋信號加到PWM控制回路。
          MOSFET開通時,在柵極驅動脈沖的前沿將產生很大的漏極電流尖峰。這樣可導致限流比較器誤動作,也可使PWM控制回路工作不正常。為了消除這種現象,HV9606內加入電流取樣脈沖前沿85nS消隱電路。這樣,在大多數實際應用中都可以消除電流取樣脈沖前沿尖峰的影響,使變換器穩定工作。為了使變換器更可靠地工作,還應當濾除MOSFET導通瞬間產生的電流尖峰,為此,電流取樣(CS)腳應串入一只電阻,同時,在電流取樣腳與SGND腳之間,還應接入一只電容器。

        3.8 誤差放大器

          HV9606內部誤差放大器的最小增益帶寬為1MHz。引腳FB和NI分別接放大器反相輸入端和同相輸入端。放大器輸出接COMP腳,應用非常方便。為了防止輸出飽和,該放大器還具有快速轉換恢復功能。

        3.9 軟起動控制電路

          軟起動電路輸出的10μA恒定電流,對外接在軟起動腳(SS)的電容器充電。SS腳的瞬時電壓決定誤差放大器的上限電壓,因此可使PWM電路開始輸出占空比最小的脈沖,并且隨著SS腳電壓升高,輸出脈沖占空比逐漸增大,一直到閉環回路穩定工作。軟起動電容器的容量應當保證,DC/DC變換器輸出最大負載電流時,SS腳電壓超過1.2V以前,閉環控制回路應當穩定工作。
        只有的狀態(STATUS)輸出為低電平時,軟起動電路才能被封鎖。當SS腳電壓降低時,軟起動電容器放電,并且只有當VX2欠壓封鎖電路檢測到柵極驅動電壓過低后,軟起動電路才能重新開始工作。

        3.10 PWM電路

          電流型PWM電路的工作頻率為振蕩器振蕩頻率的一半,輸出脈沖占空比不超過50%,在很寬的動態控制范圍內,特別是在低頻工作時,輸出脈沖最小寬度為130nS。
          為了保證實際應用所需的動態控制范圍,振蕩器最高振蕩頻率可由下式決定:

          式中 tON為最大柵極驅動輸出導通時間;
          UIN MAX 和UIN MIN分別為最高和最低輸入電壓;
          POUT MAX和POUT MIN分別為最大和最小輸出功率;
          DMIN為在最壞條件下柵極驅動輸出脈沖最小占空比(195nS);
          fPWM為最大柵極驅動開關頻率;
          fosc為最高振蕩頻率。

        3.11 

          在各種實際應用中,都可以采用電壓監控電路。HV9606內的控制軟起動電路,當STATUS輸出腳為低電平時,軟起動電路開始工作。實際工作過程中,只有電流取樣(SENSE)腳的電壓低于0.85UREF-100mV時,STATUS腳才為低電平。
          監控器還可用來監控DC/DC變換器的輸出電壓。在這種情況下,STATUS輸出腳可用作電源監控器,當電源電壓低于設定值時,該輸出腳也可完成微控制器的通電復位(power on reset )功能。在DC/DC變換器中,只要輸出電壓在規定的極限值以內,監控器就可封鎖軟起動電路,因此當輸入電壓短時下跌后,變換器可以快速重新起動。這樣,在電源系統維持時間確定的條件下,可以減小輸入和輸出電容器的容量。
          只要將STATUS腳接到SS腳,監控器還可用作高精度低輸入電壓檢測和封鎖電路。STATUS腳有10μA電流,STATUS腳與SS腳連接后,軟起動電容器的充電電流將增加一倍,因此在軟起動時間相同的條件下,軟起動電容器的容量必須增加一倍。電流取樣(SENSE)腳通過電阻分壓器可以接到任何被監控的電壓源(不是HV9606組成的DC/DC變換器的輸出電壓)或邏輯輸出端。當SENSE腳的電壓低于0.85UREF-100mV時,SS腳將變為低電平,因此可以封鎖柵極驅動輸出信號,從而關斷DC/DC變換器。即使GATE腳輸出維持在低電平,振蕩器仍然正常工作,并且同步SYNC I/O腳仍與系統其他元件保持同步,也可為電源系統提供時鐘信號。

        3.12 關斷與封鎖

          根據電源系統的要求,HV9606也可被關斷或被封鎖。
          STOP腳的電壓降低到SGND腳電壓時,HV9606將被關斷,此時HV9606處于零功率(只有漏電流)狀態。在此狀態下,振蕩器也停止工作。利用一只擊穿電壓在20V以上的外接MOSFET、光電耦合器和開路集電極晶體管即可將STOP腳電壓拉低到SGND腳電壓。應當說明,采用這種關斷方法時,將會使同步(SYNC)腳電壓降低,因此接在SYNC腳的其他元件將不再同步。
          只要輸入電壓超過設定的停機門限電壓,將SS腳電壓拉低到SGND腳電壓,可以封鎖PWM電路的輸出脈沖。因此,可以使柵極驅動電路始終輸出低電平。只有SS腳的電壓升高后,軟起動才能重新開始。在封鎖狀態下,內部起動穩壓器給HV9606供電,因此振蕩器將正常工作,并且SYNC腳將與系統中其他元件保持同步,也可為系統提供時鐘信號。拉低SS腳電壓可由擊穿電壓大于5V的MOSFET、光電耦合器和開路集電極晶體管來實現。

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