IRS27951：240WAC－DC電源解決方案

IR公司的IRS27951/2是自振蕩半橋驅動器，特別適用于LLC諧振DC-DC轉換器應用。器件提供過流保護，每路工作頻率最高為500kHz，可編程軟起動時間和頻率以及死區時間,主要應用在LCD和PDP TV，電信和PC開關電源，家庭音頻系統。

IRS2795（1/2）是一款用于DC-DC諧振轉換器的自振蕩半橋驅動器IC，特別適用于LLC諧振半橋轉換器。通過采用兩個外部元件，使其頻率和死區時間可以進行外部編程。該IC采用低邊MOSFET的通態電阻提供過電流保護。通過外部的CT/SD引腳將電壓下拉使其低于使能電壓閾值，該IC即可以停止工作。


圖1 IRS27951/2方框圖

圖2 IRS27951/2典型應用電路圖

IRS27951/2主要特性

?簡單的初級控制解決方案，用于固定和可變頻率的DC-DC諧振變換器

?每通道最大500kHz的輸出，占空比為50％

?自舉工作通道浮動電壓最高可達600V

?可編程最小和最大開關頻率

?可編程軟啟動頻率和軟啟動時間

?可編程死區時間

?微功率啟動和超低靜態電流

?采用低邊MOSFET Rds（on）的過流保護

?用戶啟動的微功耗“睡眠模式”

?欠壓閉鎖

?設計簡單，元件數量少

?無鉛

IRS27951/2應用

? LCD和PDP電視

?電訊開關電源，電腦開關電源

?家庭音響系統

圖3 IRS27951評估板電路圖

圖4 IRS27951評估板PCB布局圖(頂層)

IRS27951評估板

用于IRAC27951SR-240W評估板該具有IRS27951諧振半橋控制器和IR11682雙通道同步整流控制器。該評估板包括一個前端AC-DC整流級，并與一個具有24V輸出電壓軌的半橋諧振DCDC轉換器級聯。前端是一個常規的帶有整流橋和EMI濾波器的整流器級。

下行轉換器是一個多諧振半橋LLC轉換器，其由IRS27951（U1）控制器HVIC控制。該控制器驅動兩個半橋MOSFET，有死區時間并且有50％的固定占空比，可根據反饋信號來改變頻率，以針對負載和輸入電壓的變化來調節輸出電壓。如前所述，除了電流保護，所有控制諧振轉換器設計所需的關鍵功能，可以使用其8引腳控制器IC進行外部編程。

在這個參考設計中，IRS27951是自我供電。在上電和給VCC電容（CDC2和CVcc1）充電時，啟動電阻Rstart1~Rstart3為IRS27951提供啟動電流。一旦Vcc電壓超過Vccuv+閾值，IRS27951開始工作并且電源變壓器的輔助繞組給IC提供偏置。當24V負載從0A~10A變化時，輔助繞組的電壓可能會有很大變化，因此，采用一個線性穩壓器（包括 DZ4，Rvcc和Q2）將VCC保持在14.5V。

變壓器采用磁集成法，在變壓器上集成了諧振系列和并聯電感。變壓器次級繞組的配置選擇是中心抽頭式。反饋回路是一個經典配置，采用了TL431（U3）來調整光耦TLP621（U2）的電流。光耦晶體管通過調整控制器IC引腳上RT的電流來調節開關頻率，從而實現輸出電壓的調節。

次級整流由同步整流控制器IR11682和兩個PQFN功率MOSFET來實現。每個輸出腳使用一個IRFH5006和一個60V MOSFET（導通電阻典型值3.5mohm）。使用同步整流大大降低了傳導功率損耗。10A的連續輸出電流不需要散熱片。采用高度集成的雙通道SmartRectifierTM控制器IR11682，也節省了PCB的面積。

同步整流電路連接在低邊配置中。所以，IR11682可直接驅動兩個SR MOSFET。一個RCD電路添加到IR11682 VD的感應輸入上，用以提供前沿濾波器和關斷延遲補償。

通過一個簡單的線性穩壓器Q1（一般NPN晶體管）和齊納二極管Dz2（12V）將R11682 偏置到24V。此外，第二個齊納二極管Dz3（9.1V）是用來防止輸出電壓很低時同步整流電路被激活。當輸出電壓接近18V時，IR11682將開始運作。