开关电源次级智能电压型PWM控制芯片KA3511

1引言

开关电源（SMPS）次边监控IC，用作组成SMPS的辅助（housekeeping）电路，以履行过电压和欠电压保护及遥控开/关等功能。SPMS次边监控IC，内部电路往往比初级侧PWM控制器IC更加复杂，引脚也往往更多。但是，使用此类IC后，不会引起SMPS元件数量和成本上的增加。本文介绍的美国快捷公司生产的PCSPMS次边监控芯片KA3511，是一种改进型的固定频率PWM控制IC。用其设计PC电源，是目前比较理想的选择。

2引脚功能及主要特点

KA3511采用22脚DIP封装，引脚排列如图1所示。

KA3511主要由振荡器、误差放大器、PWM比较器、过电压保护（OVP）与欠电压保护（UVP）电路、遥控开/关控制电路、电源好（pwoergood）信号产生器和精密参考电压等单元电路所组成，引脚功能如表1所示。

表1引脚功能

图1KA3511引脚排列

图2PWM控制电路

图3工作波形

图4软启动电路

KA3511的主要特点如下：

（1）只需很少量的外部元件，就可以组成性能优良的SPMS辅助电路；

（2）固定频率、可变占空比电压型PWM控制；

（3）利用死区时间控制实现较启动；

（4）为推挽操作对偶输出，每个输出晶体管的电

流容量为200mA；

（5）对于SMPS的＋3.3V、＋5V和＋12V输出，

具有OVP和UVP功能；

（6）遥控开/关控制功能；

（7）为监视电源电压电平，使微处理器安全操作，

内置电源好信号产生器；

（8）精密电压参考，容差为±2％（4.9V≤Vref≤

5.1V）；

（9）电源电压VCC=14～30V，待机（standby）电

流（ICC）典型值是10mA。

3工作原理

3?1振荡器

KA3511是固定频率PWM控制IC，内部线性锯齿波振荡器的频率由IC脚7外部电阻RT和脚8外部电容CT设定：fosc=

3?2PWM控制电路

KA3511的PWM控制电路如图2所示，图3为其工作波形。

误差放大器用作感测电源输出电压，它的输出连接到PWM比较器的同相输入端。死区时间控制比较器有一个0.12V的失调电压，以限制最小输出死区时间。PWM比较器为误差放大器调节输入脉冲宽度提供了一个手段。当振荡器定时电容CT放电时，在死区时间比较器输出上产生一个正脉冲。时钟脉冲控制触发器，并使输出晶体管Q1和Q2禁止。为使Q1和Q2推挽工作，脉冲控制触发器将调制脉冲对准Q1和Q2中的一只晶体管，其输出频率是振荡器频率的一半。

输出PWM通过CT上的正锯齿波与两个控制信号中的任意一个进行比较完成。或非（NOR）门驱动输出晶体管Q1和Q2使能，此情况仅当触发器时钟输入为低电平时发生。随控制信号幅值的增加，输出脉冲宽度相应变窄。控制信号是电源输出的反馈输入，亦即误差放大器输入。

3?3软启动电路

KA3511的软启动电路如图4所示。软启动的目的是防止SMPS的输出（3.3V/5V/12V）在启动时上升太快，达到OVP电平。在主电源开始接通时，死区时间控制电压为3V，尔后进入低态。低态电压由R1和R2决定：VDTC(LOW)=×Vref

由于Vref=5V，R1=47kΩ，R2=1kΩ，故VDTC(LOW)≈105mV。在软启动过程中，电源输出上升时间典型值是15ms，输出占空比从最小到最大变化。

如果遥控电压为“高”（“H”）态时，死区时间控制电压通过IC内3mA的电流源保持在3V[=3mA×R2（1kΩ）]。当遥控电压变为“低”（“L”）态时，死区时间控制电压将从3V变为0V。

图5输出调节电路

图6OVP电路

图7UVP电路

图8遥控开/关及延迟电路

3?4输出电压调节

输出电压调整电路如图5所示。＋5V和＋12V的输出电压由R1、R2与R3及R4的电阻比确定。如果输出电压（＋5V或＋12V）升高或降低，KA3511通过PWM控制比较器信号和误差放大器输出，使主电源开关的占空比相应变化，实现SMPS输出电压的调节。R5与C1组成补偿电路，以使系统稳定。

3?5OVP电路

OVP电路如图6所示。OVP功能通过IC脚13、脚14和脚15分别连接到SMPS次边＋3.3V、＋5V和＋12V的输出实现。IC内部电阻R1与R2、R3与R4和R5与R6的电阻比与参考电压Vref决定每一个OVP电平。例如，对于＋3.3V输出的OVP门限电压为：VOVP1(＋3.3V)=×VA=×Vref=4.1V

同理，