有源嵌位PWM控制器LM5025原理及應用
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LM5025有兩種過流保護。一種是CS1的采樣電壓大于0.25V時，逐脈沖限流模式。一種是CS2的采樣電壓大于0.25V時，控制器進行打嗝式限流保護。此時控制器關斷輸出，先對軟啟動電容放電并將軟啟動電流源降到1uA，軟啟動電容完全放電后，再由1uA的電流源緩慢充電。當SS端電壓接近1V時，PWM比較器在OUT_A產(chǎn)生第一個脈沖，軟啟動電流源恢復到20uA（如圖3所示）。
兩種過流保護模式確保變換器在重載情況下可靠工作。如果在重載時想將變換器作為電流源使用，可將電流采樣信號輸入CS1，CS2接地，通過CS1的逐脈沖限流模式來實現(xiàn)。如果在重載時想將變換器暫時關斷，然后再軟啟動。將電流采樣信號輸入CS2，CS1接地，通過CS2打嗝式限流模式來實現(xiàn)。如果重載情況一直持續(xù)，這種限流方式將不斷重復。打嗝式限流模式可以降低變換器的熱損耗，而在逐脈沖限流模式下，變換器會有較高的熱損耗，適用于短時重載情況。
如果同時需要兩種限流模式，短時重載使用CS1逐脈沖限流模式，而持續(xù)重載使用CS2的打嗝式限流模式，那么電感電流的斜坡就要足夠大，在CS1關斷主輸出開關之前，斜坡達到CS2的門限。這就要求在電流采樣端有一個高的dv/dt，使采樣信號在達到CS1門限之前，達到CS2的門限。在CS端濾波器、低阻值電流采樣電阻或在超載情況下不飽和的電感，都會使斜坡達不到CS2的門限。
在靠近控制器的每個CS端要接RC濾波器。每個CS輸出端內(nèi)部都有一個MOS管，在每個周期末對電流采樣濾波電容放電，以提高動態(tài)響應。這兩個MOS管在每一個主開關周期時導通50ns，用來削減電流采樣信號上升沿尖峰干擾。
LM5025內(nèi)部CS比較器可以響應瞬時噪聲脈沖，對電流采樣濾波器和采樣電阻的布局有嚴格要求。CS濾波器的電容必須靠近芯片并直接連在芯片的CS和GND端。如果使用電流互感器進行電流檢測，互感器次極的兩端都要接濾波器，濾波器應靠近芯片。如果在主開關MOSFET的源極接采樣電阻進行電流采樣，該電阻要求是一個低感抗的電阻。所有對噪聲敏感的信號地都應在芯片GND附近連接在一起，信號地與功率地（采樣電阻的地）單點連接。
4．6 振蕩器同步
LM5025 振蕩器頻率（F）由一個外接在RT和GND之間的電阻設定。
RT電阻應靠近芯片并直接連在芯片的RT、GND端。LM5025的內(nèi)部振蕩器可和較低或較高頻率的外部時鐘同步。較低的外部時鐘的頻率可低至內(nèi)部振蕩器工作頻率的80%，最高外同步頻率則沒有限制。同步時鐘所需最小脈寬為100ns。如不需要同步，SYNC端應接地。若將RT和REF連接，內(nèi)部振蕩器不工作，將同步時鐘連接，同步信號直接作為控制器的主時鐘。同步信號（在伏秒積限制范圍內(nèi)）可以控制工作頻率和最大占空比。最大占空比D是同步信號的（1-D）倍。
4．7 前饋補償
在VIN和GND端之間外接一個電阻(RFF)和電容(CFF)，產(chǎn)生PWM斜坡信號。RAMP端的斜坡信號隨輸入電壓變化而變化。變化的斜坡提供輸入前饋補償，用以提高電壓模式控制的輸入瞬態(tài)響應。斜坡信號和誤差信號通過PWM運算放大器控制主輸出的占空比。伏秒積鉗位比較器同時監(jiān)控RAMP端，當斜坡幅值大于2.5V時結(jié)束當前周期。在每一個周期末，內(nèi)部時鐘或伏秒積限制比較器先將斜坡信號復位為零。
4．8 熱保護
LM5025內(nèi)置熱關斷電路，保護芯片不超過最大結(jié)溫。熱保護典型值是165?C，控制器進入待機狀態(tài)，輸出驅(qū)動和輸入偏置穩(wěn)壓器都不工作。熱滯后25?C之后，變換器重新軟啟動。
5 結(jié) 語
以LM2025為核心的有緣鉗位變換器，具有完善的保護功能、穩(wěn)定的性能和較低的成本。可廣泛應用于各種電源設計中。
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