内带监控器的高电压电流型PWM控制器HV9606应用

图2　　HV9606内部框图

3.1 起动稳压器

　　当VIN脚电压为20V时，起动稳压器被起动/停机电路封锁，VIN脚漏电流为6μA。当有效输入电压超过可调的起动电压时，起动稳压器正常工作，并且在VDD脚产生2.9V额定电压。该电压是HV9606内部除起动/停机电路外所有电路的电源电压。稳压器输入电压可高达250V。该电压是电话线最高保护电压。由于该稳压器能够承受很高的电压，所以HV9606可用于有140Vrms市电供电的设备中。该稳压器最小输出电流为5mA，可满足芯片内各电路的要求，还可为外部MOSFET栅极驱动电路供电，直到PWM输出端的升压电路使VDD脚电压高于稳压器设定电压，此时，稳压器被迫关断，并且VIN脚的输入电流减小到漏电流值。VDD脚应外接1μF以上的旁路电容器。该电容器可提供倍压器所需的峰值电流和外接MOSFET所需的栅极驱动电流.
　　在小功率电源中，不用升压电路，该电路也可正常工作。应当注意，起动稳压器的功耗不能过大。如果输入电压很高并且所需的栅极驱动电量较大（高频工作），稳压器的功耗就很大。
　　VDD脚加入2.9V～5.5V电压，HV9606也能正常工作，在这类应用中，VIN、START和STOP脚都应接到SGND脚。这样，电源就不具有STAR/STOP控制功能，起动稳压器也不工作。

3.2　VDD欠压封锁

　　为了保证电源正常工作，当稳压器输出电压比起动稳压器设定电压低于100mV以上时，欠压封锁（VDDUVLO）电路应使内部电路维持在复位状态。为了保证稳定起动，VDD欠压封锁具有100mV滞后电压。

3.3 振荡器与同步

　　振荡器的振荡频率为PWM输出脉冲频率的两倍。改变RT脚与SGND脚之间外接电阻的阻值，振荡频率即可在30kHz—800kHz之间调整。给定振荡频率时，RT脚外接电阻的阻值RT可按下式计算：

　　SYNC（同步）脚是一个输入输出端口。在采用多只HV9606的变换器中，为了保证所有HV9606同步工作，各个HV9606的SYNC脚必须连接在一起，SYNC脚也可接到外部主控时钟的开漏输出端。采用外部主控时钟同步时，所有振荡器的频率都锁定在各振荡器中的最高振荡频率。外部主控时钟的占空比必须小于50％。采用外部主控时钟同步时，SYNC脚固定逻辑高电平或低电平将造成不同步，但是采用HV9606的变换器仍可正常工作，工作频率由HV9606单独设定。由于HV9606失去同步时，总的电源系统并不会出现故障，因此可以认为同步脚具有一定的故障容限。
　　在多只HV9606组成的DC/DC变换器中，采用外部主控时钟同步时，考虑到同步（SYNC）脚累积寄生电容的影响，在SYNC脚与VDD脚之间应接入一只上拉电阻。该电阻的阻值由累积寄生电容和工作频率决定。

3.4 倍压器

　　内部电源电压在2.9V—5.5V之间时，HV9606仍可正常工作，但是很难找到栅极驱动电压如此低的功率MOSFET，因此HV9606内设置有了倍压电路。该电路可在VX2脚产生接近VDD两倍的电压。倍压电路采用电容充电升压方法，因此在CA脚和CB脚之间应接入一只0.01μF电容器。同时，在VX2脚与PGND脚之间还应接入一只0.1μF贮能电容器，倍压电路的工作频率与PWM输出频率相同。
GATE脚输出的栅极驱动电压，由VX2脚电压供给，当VDD升高到3.3V时，可以采用栅极驱动电压为5V的逻辑电平功率MOSFET，当VDD升高到5V时，可以采用栅极驱动电压为10V的标准功率MOSFET。

3.5　VX2欠压封锁

　　为了保证适当的栅极驱动电压，欠压封锁电路（VX2 UVLO）连续监控VX2脚的电压。若VX2脚电压低于4.5V，为了防止损坏外接的功率MOSFET，PWM电路栅极驱动器输出被封锁。为了防止欠压封锁电路误动作，欠压封锁门限电压具有400mV滞后电压。

3.6　带隙基准电压

　　除了起动/停机电路外，HV9606内部所有电路都由精度为1％的带隙基准电压供电。基准电压加在REF脚，也可为外部电路提供100μA电流。在REF脚与SGND脚之间，应接入0.1μF以上的旁路电容器。

3.7　电流取样与限流

　　电流取样电阻应接在外接MOSFET的源极与PGND脚之间。有两个独立的比较器监控取样电阻两端的压降，一个比较器完成绝对值峰值电流限制，另一个比较器将峰值电流反馈信号加到PWM控制回路。
　　MOSFET开通时，在栅极驱动脉冲的前沿将产生很大的漏极电流尖峰。这样可导致限流比较器误动作，也可使PWM控制回路工作不正常。为了消除这种现象，HV9606内加入电流取样脉冲前沿85nS消隐电路。这样，在大多数实际应用中都可以消除电流取样脉冲前沿尖峰的影响，使变换器稳定工作。为了使变换器更可靠地工作，还应当滤除MOSFET导通瞬间产生的电流尖峰，为此，电流取样（CS）脚应串入一只电阻，同时，在电流取样脚与SGND脚之间，还应接入一只电容器。

3.8 误差放大器

　　HV9606内部误差放大器的最小增益带宽为1MHz。引脚FB和NI分别接放大器反相输入端和同相输入端。放大器输出接COMP脚，应用非常方便。为了防止输出饱和，该放大器还具有快速转换恢复功能。

3.9 软起动控制电路

　　软起动电路输出的10μA恒定电流，对外接在软起动脚（SS）的电容器充电。SS脚的瞬时电压决定误差放大器的上限电压，因此可使PWM电路开始输出占空比最小的脉冲，并且随着SS脚电压升高，输出脉冲占空比逐渐增大，一直到闭环回路稳定工作。软起动电容器的容量应当保证，DC/DC变换器输出最大负载电流时，SS脚电压超过1.2V以前，闭环控制回路应当稳定工作。
只有监控器的状态（STATUS）输出为低电平时，软起动电路才能被封锁。当SS脚电压降低时，软起动电容器放电，并且只有当VX2欠压封锁电路检测到栅极驱动电压过低后，软起动电路才能重新开始工作。

3.10　PWM电路

　　电流型PWM电路的工作频率为振荡器振荡频率的一半，输出脉冲占空比不超过50％，在很宽的动态控制范围内，特别是在低频工作时，输出脉冲最小宽度为130nS。
　　为了保证实际应用所需的动态控制范围，振荡器最高振荡频率可由下式决定：