viper28是一款高性能的低压pwm控制器芯片

元器件信息   2022-11-23 10:39   263   0  

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特征
800 V雪崩坚固功率段低频率抖动的pwm操作电磁干扰工作频率:
–L型为60 kHz
–H型为115 kHz
265伏交流电压下备用功率<50兆瓦可调设定值限制电流可调精确过电压保护车载软启动故障后安全自动重启滞后热停堆延时过载保护应用家用和家用辅助电源设备
ATX辅助电源低/中功率AC-DC适配器机顶盒、DVD播放器和录音机,白色商品
说明
这个装置是一个800伏的离线转换器坚固的功率段,一个pwm控制,两级过电流保护、过电压和过载保护,滞后热保护保护、软启动和安全自动重启排除任何故障条件。突发模式操作而且设备非常低的消耗有助于满足备用节能规定。预付款频率抖动降低了emi滤波器的成本。这个额外的电源计时器允许管理设计时间窗的输出峰值功率。高压启动电路嵌入装置。
典型拓扑

方块图

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热关断

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典型电路

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回扫应用程序(基本)

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反激应用

操作说明
viper28是一款高性能的低压pwm控制器芯片,具有800v雪崩电压坚固的动力部分。
控制器包括:具有抖动特性的振荡器、具有软启动功能的启动电路特点,脉宽调制逻辑,电流限制电路,可调设定值,第二过电流电路,突发模式管理电路,EPT电路,紫外低电平电路,自动重启电路和热保护电路。电流限制设定值由控制销设定。突发模式操作保证高在备用模式下运行,有助于节能规范的实现。所有故障保护均采用自动重启模式,重复率极低,以防止集成电路过热了。
动力段和闸门驱动器功率部分采用雪崩坚固的n沟道mosfet,确保在规定的额定能量范围内以及高dv/dt的安全运行能力。电源部分的BVDSS最小值为800 V,典型的RD(开)为7Ω在25°C时。
集成传感网结构允许几乎无损耗的电流传感。
栅极驱动器的设计目的是在开关过程中提供受控的栅极电流,以最小化共模电磁干扰。在uvlo条件下,内部下拉电路将栅极保持在低位,以确保电源部分不能接通意外地。
高压启动发电机高压电流发生器通过漏极引脚供电,只有在输入大容量电容电压高于vdrain_启动阈值,通常为80vdc。什么时候?高压电流发生器打开,IDDCH电流(3毫安典型值)被传送到VDD引脚上的电容器。在故障事件后自动重启模式下,IDDCH电流降低到0.6毫安,典型值。以便在重启阶段有一个缓慢的工作循环。

通电软启动
如果输入电压上升到设备启动水平(vdrain_start),则vdd电压开始由于内部高压产生的IDDCH电流(见第7页表6)而增大电压启动电路。如果vdd电压达到vddon阈值(~14v),则功率mosfet开始开关,高压电流发生器关闭。
IC由存储在电容器上的能量在VDD引脚,CVDD供电,直到自供电电路(通常是变压器的辅助绕组和转向二极管)。产生足以维持运行的电压。
CVDD电容器的尺寸必须足以避免快速放电并保持所需电压值高于VDDOFF阈值:电容值过低可能会终止在控制器从辅助绕组接收任何能量之前切换操作。
以下公式可用于VDD电容器的计算:
方程式1

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TSSAUX是辅助电压稳定状态所需的时间。这次是应用程序根据输出级配置(变压器、输出)估计电容等)。
在转换器启动期间,漏极电流限制逐渐增加到最大值。这样二次二极管上的应力就大大降低了。它也有助于防止变压器饱和。软启动时间持续8.5 ms该功能是为每次尝试启动转换器或故障后实现的。

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断电操作
当变频器断电时,一旦输入电压过低,系统就会失去调节达到峰值电流限制。当电压降到VDDOFF阈值(8 V典型值)功率mosfet关闭,能量转移到IC被中断,因此VDD电压继续降低,之后,如果车辆识别号低于VDRAIN U START(典型80伏),则启动顺序被禁止并且断电完成。此功能有助于防止转换器重启尝试并确保系统电源期间输出电压单调衰减向下。
自动重启操作
如果变频器断电后,车辆识别号高于VDRAIN U START,则启动顺序不被禁止,只有当VDD电压降低时才会被激活阈值(典型值为4.5 V)。这意味着高压启动电流发生器重新启动VDD只有当VDD电压低于VDDRESTART时,电容器才充电。上面的场景例如,所描述的是由于故障而断电。发生故障后,充电电流为0.6毫安(典型值),而不是正常启动转换器的3毫安(典型值)阶段。此功能与低VDDREStart阈值(4.5 V)一起确保故障,IC的重启尝试具有很长的重复率,转换器工作安全,极低的功率吞吐量。
短路事件。
时序图:短路后的行为

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振荡器
开关频率在内部固定为60 kHz或115 kHz。在这两种情况下,切换频率调制约±4 kHz(60 kHz版本)或±8 kHz。(115khz版本)在250hz(典型)速率下,因此产生的扩频作用将开关频率的每个谐波的能量分布在总能量相同但振幅较小的多个边带谐波上。

电流限值可调的电流模式转换
指向
该装置是一个电流模式转换器:漏极电流被感测并转换为电压它应用于pwm比较器的非反转引脚。比较这个电压一个在反馈引脚上,通过一个分压器,一个周期一个周期地。
viper28有一个默认的电流限制值idlim,设计者可以根据电气规范,通过连接到控制器的RLIM电阻器控制销具有启动IDLIM调整所需的最小电流凹陷:无rlim或高rlim(即100 kΩ)时,电流限制固定为默认值过电压保护(ovp)该装置可以监测变频器的输出电压。此操作由cont pin完成在功率MOSFET关断期间,当由辅助绕组产生的电压时跟踪转换器的输出电压,通过匝数比为了执行输出电压监视器,必须将控制引脚连接到AUX通过由RLIM和ROVP组成的电阻分压器绕组(R3、R4分别为ROVP和RLIM))。如果电压应用于连续四次超过内部3V参考电压控制器识别过电压情况。此特殊功能使用内部计数器;这是为了降低对噪声的敏感度并防止闩锁出错激活。每当ovp信号没有在一个振荡器周期内触发。
电阻-分压比kovp将由下式给出:

关于cont pin
通过cont pin,可以实现以下功能:
一。电流限制设定值
2.变频器输出电压过电压保护外部电阻组合需要激活一个或多个cont pin功能。

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反馈和过载保护(OLP)viper28是电流模式转换器:反馈管脚控制pwm操作,控制突发模式并激活设备的过载保护。
内部电流模式结构。
当反馈管脚电压在vfb-bm和vfblin之间时(分别为0.6v和3.5v,典型值)漏极电流被感应并转换为施加到非pwm比较器的反向引脚。
此电压通过上的分压器与反馈管脚上的电压进行比较循环基础。当这两个电压相等时,pwm逻辑命令开关关闭功率mosfet。漏极电流总是限制在IDLIM值。
在过载的情况下,反馈针对该事件的反应会增加高于vfflin时,漏极电流被限制,或设置为默认的idlim值或施加的值通过控制引脚的电阻(使用RLIM);脉宽调制比较器被禁用。

同时内部电流发生器开始给反馈电容充电(cfb)当反馈电压达到vfbolp阈值时,转换器转动关闭,启动阶段被激活,Icharge值降低至0.6毫安。在变流器的第一个启动阶段,在软启动时间之后(典型值为8.5 ms)输出电压可迫使反馈管脚电压上升至VFBOLP关闭转换器本身的阈值。
要避免此事件,必须根据输出负载。网络反馈进一步修正了补偿回路的稳定性从过载检测(vfb=vfblin)到设备关闭的时间(vfb=vfbolp)可由cfb值计算
使用公式:
式5

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连接到FB引脚(CFB)的电容器用作电路的一部分补偿反馈回路,但也作为延迟OLP关闭的元件,因为电容器充电所需的时间(见方程式5)。
启动时间后,8.5 ms典型值,在此期间反馈电压固定在vfflin,输出电容器不能达到其标称值,控制器解释这一点超负荷状态。在这种情况下,olp延迟有助于避免错误的设备在启动过程中关闭。
基于上述考虑,OLP延迟时间必须足够长,以通过初始输出电压瞬变,只有当输出电压处于稳定状态。输出瞬态时间取决于输出电容器的值从负载上。
当循环流化床电容器的回路稳定性计算值太低而不能确保有足够的olp延迟,可以使用替代补偿网络使用这种替代补偿网络,两极(fpfb、fpfb1)和零点(fzfb)为由电容器cfb和cfb1以及电阻rfb1引入。电容器cfb在频率上比fzb和fpfb1高。这根杆子通常用于补偿由于ESR引起的高频零点(等效级数反激变换器输出电容的电阻)。
考虑到方案,这些极点和零频率的数学表达式
公式如下:

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rfb(dyn)是fb引脚看到的动态电阻cfb1电容器固定olp延迟,通常cfb1的结果比cfb高得多。方程5仍可用于计算OLP延迟时间,但cfb1必须考虑代替循环流化床。使用替代补偿网络,设计者可以在所有情况下,均满足环路稳定性和足够的olp延迟时间。

无负载或非常轻负载下的突发模式操作当负载降低时,反馈回路会降低反馈引脚电压。作为电压达到突发模式阈值vfbbm mosfet停止开关。在mosfet之后停止,由于对能量传递停止的反馈反应,反馈引脚电压升高并超过100 mV的VFBBM阈值,突发模式滞后典型值mosfet功率器件再次开始切换。这个称为突发模式的行为。系统交替使用功率mosfet的时间段切换到功率mosfet不切换的时间段。传递给切换期间的输出超过负载功率需求;超出的功率是从没有处理电源的非切换期间平衡。爆发的优势模式操作是比正常操作低得多的平均开关频率工作频率,高达约100赫兹,最大限度地减少所有与频率相关的损耗。
在突发模式操作期间,漏极电流限制为Id_bm,160毫安(典型值)。突发模式时序图,轻载管理

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额外电源管理功能(EPT)有些应用程序需要在有限的时间窗内额外供电,在此期间转换器必须保证监管。额外的电源管理功能允许设计可满足此要求并由EPT引脚提供的转换器
此功能要求在EPT引脚(CEPT)上使用充电的电容器或通过5μA电流循环放电。当漏电流升高时IDLIM值的85%,见IDLIM(第8页表8),电流发生器充电CEPT当漏极电流低于idlim时,电容器放电。如果cept的电压达到VEPT阈值(典型值,4 V),转换器关闭。
变频器关闭后,VDD电压将降至VDD(开启)启动以下阈值(典型值14.5 V),根据自动重启操作,VDD引脚电压必须低于VDD(重启)阈值(典型值,4.5V)才能充电又是VDD电容器。此外,仅当EPT引脚上的电压,降至VEPT以下(重启)(典型值,0.6V)。低cept放电结合低重启阈值的电流,确保安全运行并避免反复过载时过热。必须在中选择cept的值以防止设备过热。如果函数未使用。
二级过流保护和打嗝模式viper28防止二次整流器短路,短路二次绕组或反激变压器的硬饱和。比如反常当漏极电流超过1s时调用条件。
为了区分实际故障和干扰(例如在ESD试验期间引起的干扰)a第一次信号跳闸后进入“警告状态”。如果在随后的切换周期中信号未跳闸,假设存在临时干扰,保护逻辑将为在空闲状态下重置;否则,如果连续两次超过第二个OCP阈值开关周期一个真正的故障是假设和功率mosfet关闭。
只要提供了设备,关闭状态就会锁定。当它被禁用时,不能量从辅助绕组传递,因此在VDD电容器上产生电压。衰减直至VDD欠压阈值(VDDOFF)清除闩锁。
启动高压电流发生器仍然关闭,直到VDD电压低于其重启电压,VDD(重新启动)。在此条件下,VDD电容器再次被600毫安的电流充电,如果发生vddon,转换器开关将重新启动。如果故障状况没有消除设备进入自动重启模式。这种行为,导致低频率间歇操作(打嗝模式操作),对电源电路的压力非常低。
打嗝模式ocp:时序图

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包装机械数据
为了满足环境要求,ST在EcoPack®中提供这些设备包装。这些封装具有无铅二级互连。类别二级互连标记在包装和内盒标签上,in符合jedec标准jesd97。与焊接有关的最大额定值条件也标记在内箱标签上。EcoPack是ST商标。

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