内带监控器的高电压电流型PWM控制器HV9606应用

1.概述

　　HV9606主要应用于分布式电路板安装电源。该器件开关频率很高，电源输出较大功率（20A，3.3V）时，高频变压器的体积很小。该器件工作电压很低，输入电流很小。采用该控制器的小功率电源，具有很高的效率，通常可达到90％以上。
　　HV9606采用固定频率电流型控制模式，器件内部输出脉冲占空比被限制在50％以下。利用该器件外加很少元器件，即可组成单端反激、正激和同步正激隔离或不隔离直流变换器。由于工作电压UDD很低，所以在不隔离变换器中，高频变压器可省去升压绕组。芯片内的充电泵可以产生驱动外接N沟道MOSFET所需的栅极电压，并且不需要箝位。该器件对通信和网路系统中常出现的250V高压瞬变具有一定的抗干扰性，符合IEEE802.3动力以太计算机网和ETR-080 ISDN要求。
振荡器振荡频率可以调整，并且允许与其他同样的器件或主控时钟有一定的公差。
　　芯片输入电流几乎为零，输入电压UIN低于20V时，达到起动稳压器的起动/停机门限值以前，输入电流小于6μA。该器件除了由VIN脚供电外，还可由VDD脚供电。在这种条件下，输入电压范围为2.9V—5.5V。
　　其他的功能有：电流取样脉冲前沿消隐，可调整软起动时间、精密带隙基准电压和监控器等。监控器可完成微处理器监控和复位。输入电压短时中断后，监控器可以封锁软起动电路，因而可减小输出和输入电容器的容量。
　　该器件主要应用于动力以太计算机网和VOLP终端设备电缆调制解调器和放大器、ISDN网络终端设备和适配器、网络设备、服务器、PC机和个人电子设备、通信系统和终端分布式电路板上电源、电池备用供电系统、便携式电子设备的电源、汽车和重型设备等。

2. 引脚功能

　　HV9606电流型高电压PWM控制器采用20脚SSOP封装。引脚排列如图1所示，各引脚的功能如下：

图1　HV9606引脚排列图
　　1脚 VDD：PWM逻辑和模拟电路电源脚。加到VIN脚的输入电压超过输入稳压器的起动电压时，接在该脚的电容器的额定电压调整为2.9V。PWM电路起动后，升压电源将该脚电压调整在3.3V或5V。VIN脚接到PGND脚时，HV9606可由VDD脚供电，该脚电压范围为2.9V—5.5V，欠压封锁值为2.8V。
　　2脚 START：该脚与VIN脚之间接入电阻分压器，设定起动稳压器的起动电压。
　　3脚 STOP：该脚与VIN脚之间接入电阻分压器，设定起动稳压器停机电压。该脚接SGND脚后，该器件可实现小功率睡眠状态控制功能。
　　4脚 VIN：该脚为起动线性稳压器输入脚。该脚可承受的输入电压范围为15V—250V。当起动（START）脚和停机（STOP）脚电压高于20V时，该脚的漏电流小于6μA。
　　5脚 VREF：该脚输出精度为1％的基准电压。　　　　　　　　
　　6脚 SS：接在该脚的外部电容器的容量决定软起动过程的时间。当监控器的STATUS（状态）输出脚为低电平，栅极驱动电源VX2脚为低电平或发生过流状态后，软起动过程开始。输入电源短时中断，但变换器输出电压尚未下降到设定的最低极限值时，为了使电源系统快速恢复工作，监控器可以封锁软起动电路，因而不会出现软起动过程。
　　7脚 SYNC：该脚接到其他HV9606控制器的SYNC脚，可将系统的工作频率设定在各个振荡器中最高的振荡频率。利用晶体管的开路集电极、MOSFET的开漏逻辑栅极或光电耦合器均可实现与主控时钟同步。主控时钟的占空比小于50％。多只HV9606需要同步工作时，为了消除寄生电容对电路板的影响，VDD脚应接入上拉电阻。该电阻的阻值决定于工作频率和主控时钟的占空比。
　　8脚 RC：该脚与SGND脚之间应接入一只电阻。该电阻决定内部定时电容器的充电电流，从而决定内部振荡器的振荡频率。PWM脉冲频率为振荡频率的一半。
　　9脚 SGND：所有逻辑电路和模拟电路公共接地脚。
　　10脚 PGND：栅极驱动电路的接地脚。
　　11脚 CS：电流取样输入脚。正常工作中，当该脚电压超过0.5 UREF时，过流保护电路工作，应当说明，为了防止因开关管MOSFET导通瞬间的电流过大而使过流保护电路误动作，在MOSFET开通的前85nS内，不采样电流。回路控制峰值工作电流取样电压可以设定在0.5UREF以下的任意数值。
　　12脚 GATE：推挽式CMOS输出脚。该脚输出电压用于驱动外接N沟道功率MOSFET的栅极。
　　13脚 VX2：栅极驱动电路的电源脚。该脚电压是UDD的二倍，它是由充电泵二倍压电路产生的。
　　14脚和15脚 CA和CB：充电泵外接电容器脚。在这两脚之间接入0.01μF电容器,可在VX2脚产生两倍于UDD的电压。
　　16脚 NI：误差放大器高阻抗同相输入脚。
　　17脚 COMP：误差放大器输出脚。
　　18脚 FB：误差放大器高阻抗反相输入脚。
　　19脚 SENSE：监控器的输入脚。该脚输入电压上升时，监控器状态改变为0.85UREF+0.075V。该脚输入电压下降时,监控器状态改变为0.85UREF -0.075V。
　　20 脚 STATUS：监控器输入脚。当取样输入电压为高电平时，该输出通过10μA电流源拉高到UDD，同时关断软启动电路。当取样输入电压为低电平时，该输出脚变为低电平，该电平可直接控制微处理器复位，也可用于驱动光电耦合器或LED指示器。

3. 基本工作原理

　　HV9606电流型PWM控制器主要由：可调起动停机控制电路、起动稳压器、VDD欠压封锁电路、振荡器、同步电路、二倍压电路、VX2欠压封锁电路、带隙基准电压源、电流取样和限流电路、误差放大器、软起动控制电路、PWM电路、监控器等部分组成，如图2所示。