面向中等功率应用的最新AC/DC功率控制IC(ICE3BS03LJG)

信号电平低于未采用频率抖动技术所测得的有效信号电平。图5给出了一个使用了ICE3BS03LJG的60W演示板的传导电磁干扰图。平均数据曲线说明具有>30dB的容限。ICE3BS03LJG所选择的频谱范围宽度为开关频率的±4%，65kHz ±2.6kHz，开关调制周期为4ms(250Hz)。
 
图5  60W ICE3BS03LJG演示板的传导EMI图

软栅驱动技术将栅级驱动斜坡分割成两段，从而使得MOSFET能够以相对于单个斜坡更慢的速度开启(见图6)。这种方式大大降低了ΔI/Δt噪声，同时还降低了EMI频谱图上反映的噪声信号。
 
图6  软栅驱动波形

传输时延补偿技术实现严格的功率控制

对于某些应用而言，严格的功率控制十分重要，这也是大多数应用所期望的。这款芯片保留了非连续电流模式和最大峰值电流控制特性。然而，在不同输入电压下的最大功率变化仍然很大(>30%)。这是由读入端到栅控制端之间的逻辑电路的传输时延所造成的。典型的传输时延时间大约为200ns。为了保持快速的功率控制，需要进行补偿。ICE3BS03LJG利用了输入电压和占空比之间的反比关系，从而相应地自动调整峰值电流限制阈值(见图7)。最终，它可以在不同输入线压下，实现严格的功率控制。
 
图7  传输时延补偿

对采用ICE3BS03LJG的60W演示板进行的测量表明，在较宽的输入电压范围内，峰值输出功率的变化大约为3%(见图8)。
 
图8  60W ICE3BS03LJG演示板测量结果

增强保护实现可靠系统设计

保护功能是决定系统是否可靠强健的一个重要因素。因此需要采用足够的保护措施。ICE3BS03LJG提供了所有必需的保护功能以确保系统安全工作。它提供了两种保护功能：自动重启动和栓锁。自动重启动可实现过载、开环、Vcc欠压、光耦合器短路等保护。对于那些诸如Vcc过压、过热、线圈短路等更严重的故障，它将进入锁存保护模式。一旦进入了这种保护模式，只有在Vcc电压需要降低到6.23V以下时，才能复位到正常工作模式。该器件设置了一个灵活的外延保护引脚，从而可以满足用户定制保护的要求，如输出过压、MOSFET过热等保护。将BL引脚连接到<0.25V的电压即可方便地启用保护模式，此时芯片将进入栓锁模式。
表1是保护模式和故障条件的列表。
 

 过载保护功能对于电源而言十分重要，因为它可以防止电源在长时间过载状态下出现过热的情况。然而，如果保护时间太短，对特定应用而言就不够灵活。

ICE3BS03LJG提供了一个屏蔽时间方案，该方案可以在经过期望的屏蔽时间之后进入保护模式，因此它可以在提供足够保护的同时，保持一定程度的灵活性。

这个屏蔽时间方案被划分成两种模式：基本模式和扩展模式。在基本模式方案中，屏蔽时间被内置为20ms，即系统将在20ms的屏蔽时间之后进入保护状态。在扩展模式方案中，可以通过在BL引脚上增加一个外部电容(CBK)以在基本模式的基础上提高屏蔽时间，也就是说总的屏蔽时间=基本屏蔽时间+扩展屏蔽时间。

当出现过载故障时，反馈(FB)电压将会升高，直到4.0V。随后屏蔽时间方案将被激活。该方案将首先进入基本模式：20ms。如果在BL引脚上没有CBK电容，BL引脚上的电压将立刻被一个13mA的内部电流源从0.9V充电至4.0V。随后，它将立即启动自动重启动保护功能。如果BL引脚上连有一个CBK电容，那么只有在经过额外的充电时间，在BL引脚上的电压被13mA电流源从0.9V充电至4.0V时，才能启动保护功能。这个充电时间被称为扩展屏蔽时间(见图9)。
 
图9  过载保护时的屏蔽时间的框图

总屏蔽时间T屏蔽=基本屏蔽时间+扩展屏蔽时间=20ms+

图10给出了过载保护时在基本模式(左)以及基本加扩展模式(右)下捕获到的屏蔽时间波形。
 
图10 过载保护时的屏蔽时间：基本模式(左)和扩展模式(右)

结语

ICE3BS03LJG是英飞凌最新推出的一款功率控制芯片。它具有极低的待机功耗，良好的EMI特性，严格的最大功率控制，强健的保护功能等。所有的这些技术和特性使得ICE3BS03LJG成为中等功率电源应用的最佳解决方案。