CR633X原邊控制高精度恒流/恒壓 PWM 功率開關(guān)
主要特點(diǎn)
• 恒壓和恒流控制
• 全電壓輸出電壓精度可達(dá)±5%
• 高精度內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源
• 內(nèi)置高壓 MOSFET
• 原邊控制模式，無需 TL431 和光耦
• 非連續(xù)模式下的反激拓?fù)?br />
• 具有軟啟動(dòng)功能
• 頻率抖動(dòng)
• 恒流和輸出功率可調(diào)
• 內(nèi)置次級(jí)電壓采樣控制器
• 可調(diào)式線損補(bǔ)償
• 欠壓鎖定
• 逐周期電流限制
• 峰值電流限制
• 過溫保護(hù)
• 過壓保護(hù)和電源箝位
• 內(nèi)置前沿消隱
• 亞微米高壓BiCMOS工藝
• 5000V HBM ESD能力
• DIP-8L、SOP-8L、SOP-7L綠色封裝
• CR633X-32/35/36/38
應(yīng)用
• AC/DC電源適配器
• 手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)充電器
• 替代線性調(diào)整器和RCC電源
• LED照明電源
概述
CR633X 是一款基于原邊控制模式、±5%精度的 PWM 功率開關(guān)，無需 TL431 和光耦， 能應(yīng)用于小功率 AC/DC 電源適配器、LED 照明電源和充電器，最大功率為 12W。芯片內(nèi)置 了恒流/恒壓兩種控制方式，其典型的控制曲線如圖 1 所示。
在恒流控制時(shí)，恒流值和輸出功率可以通過 CS 引腳的限流電阻 RS 設(shè)定；在恒壓控制 時(shí)，芯片在 INV 腳采樣輔助繞組的電壓，進(jìn)而調(diào)整輸出。在恒壓控制時(shí)還采用了多種模式 的控制方式，既保證了芯片的高性能和高精度，又保證了高轉(zhuǎn)換效率。此外，通過內(nèi)置的線 損補(bǔ)償電路保證了輸出電壓的高精度。
CR633X 具有軟啟動(dòng)功能，并具有一系列完善的保護(hù)措施，包括逐周期電流限制、峰值 電流限制、過溫保護(hù)、過壓保護(hù)、電源箝位和欠壓鎖定功能。此外，芯片內(nèi)部設(shè)置的頻率抖 動(dòng)功能和軟驅(qū)動(dòng)功能保證了芯片在工作時(shí)具有良好的 EMI 性能。
極限參數(shù)
|
符號(hào) |
參數(shù) |
值 |
單位 |
|
VDD |
工作電壓 |
30 |
V |
|
VDRAIN |
高壓MOSFET漏端電壓（關(guān)閉狀態(tài)） |
-0.3 to BVdss |
V |
|
IVDD |
VDD箝位的連續(xù)電流 |
10 |
mA |
|
VCOMP |
COMP引腳工作電壓 |
-0.3 to 7 |
V |
|
VCS |
CS引腳工作電壓 |
-0.3 to 7 |
V |
|
VINV |
INV引腳工作電壓 |
-0.3 to 7 |
V |
ESD |
ESD能力-人體模式 |
5000 |
V |
|
ESD能力-機(jī)械模式 |
500 |
V |
TL |
焊接溫度 |
10秒 DIP-8L |
260 |
℃ |
|
10秒 SOP-8L |
260 |
℃ |
|
TSTG |
儲(chǔ)存溫度范圍 |
-55 to + 150 |
℃ |
|
TJ |
工作結(jié)溫范圍 |
-20 to + 150 |
℃ |
推薦工作環(huán)境
|
符號(hào) |
參數(shù) |
最小~最
大 |
單位 |
|
VDD |
VDD 電源電壓 |
12～23 |
V |
|
TOA |
工作環(huán)境溫度 |
-20~85 |
℃ |
PO（85-265VAC） |
CR6332最大輸出功率（適配器） |
SOP-7L |
5~10 |
W |
|
CR6335最大輸出功率（適配器） |
SOP-8L |
5~7 |
W |
|
CR6336最大輸出功率（適配器） |
DIP-8L |
6~8 |
W |
|
CR6338最大輸出功率（適配器） |
DIP-8L |
7~12 |
W |
備注：實(shí)際最大功率必須保證足夠的 DRAIN 散熱面積，測(cè)試條件 50℃環(huán)境溫度和 60℃溫 升。增加散熱面積或風(fēng)冷來減小熱阻可以獲得更高的輸出功率。
電氣特性 (TA=25°C （除了另作說明）, VDD = 16V)
|
參數(shù) |
描述 |
測(cè)試條件 |
最
小 |
典
型 |
最
大 |
單位 |
|
供電電源部分 |
|
IST |
啟動(dòng)電流 |
VDD=13V |
|
5 |
20 |
μA |
|
IOP |
工作電流 |
INV=2V，CS=0V， VDD=20V |
|
2.5 |
3.5 |
mA |
|
UVLO_ON |
進(jìn)入欠壓鎖定的閾值電
壓 |
VDD 下降時(shí) |
7.5 |
8.5 |
10 |
V |
|
UVLO_OFF |
退出欠壓鎖定的閾值電
壓 |
VDD 上升時(shí) |
13.5 |
14.5 |
16.0 |
V |
|
VDD_OVP |
過壓保護(hù)的閾值電壓 |
VDD 上升直至輸出
關(guān)斷 |
27.5 |
29.5 |
31.5 |
V |
|
VDD_CLAMP |
電源箝位電壓 |
IDD=10mA |
30.5 |
32.5 |
34.5 |
V |
|
電流檢測(cè)輸入部分 |
|
TLEB |
前沿消隱時(shí)間 |
|
|
540 |
|
ns |
|
VTH_OC |
過流保護(hù)閾值 |
|
880 |
910 |
940 |
mV |
|
TD_OC |
過流保護(hù)延遲 |
|
|
150 |
|
ns |
|
ZCS_IN |
CS 輸入阻抗 |
|
|
50 |
|
k? |
|
TSS |
軟啟動(dòng)時(shí)間 |
|
|
10 |
|
ms |
|
頻率部分 |
|
FNORM |
正常工作頻率 |
|
55 |
60 |
65 |
kHz |
|
FSTART |
|
INV=0V， COMP=5V |
|
14 |
|
kHz |
|
△F/FNORM |
頻率抖動(dòng)范圍 |
|
-4 |
|
4 |
% |
|
誤差放大器部分 |
|
VREF_EA |
誤差放大器的輸入基準(zhǔn)
電壓 |
|
1.97 |
2 |
2.03 |
V |
|
GDC |
誤差放大器的直流增益 |
|
|
60 |
|
dB |
|
I_COMP_MAX |
線損補(bǔ)償最大電流 |
INV=2V， COMP=0V |
|
42 |
|
μA |
|
功率 MOSFET 部分 |
|
BVdss |
MOSFET 漏源擊穿電
壓 |
VGS=0V, IDS=250μA |
600 |
|
|
V |
RDS_O *
N |
漏源之間靜態(tài)導(dǎo)通電阻
（VGS=10V） |
IDS=0.5A |
CR6335 |
|
8.6 |
9 |
? |
|
CR6336 |
|
7.5 |
8.5 |
? |
|
IDS=1A |
CR6338 |
|
3.9 |
4.5 |
? |
|
IDS=1.5A |
CR6332 |
|
2.8 |
3.5 |
? |
|
過溫保護(hù)部分 |
|
TOTP |
過溫保護(hù)點(diǎn) |
|
|
160 |
|
℃ |
* 集成化功率 MOSFET 的內(nèi)阻和封裝形式、散熱、環(huán)境溫度都有關(guān)系，本說明書所給值為 室溫下分立封裝的 MOSFET 內(nèi)阻。
工作描述 啟動(dòng)電流和啟動(dòng)控制
CR633X 僅僅需要很低的啟動(dòng)電流就可以迅速的達(dá)到啟動(dòng)電壓點(diǎn) UVLO_OFF，從而使芯 片開始工作。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，只需要一個(gè)阻值非常大的電阻就能滿足芯片的快速啟動(dòng)，從而使 得功率損耗到最小。啟動(dòng)電阻提供了從高壓端到 VDD 旁路電容的直流通路，為芯片提供啟 動(dòng)電流，啟動(dòng)電流小于 20μA。一旦 VDD 超過 UVLO_OFF，芯片就進(jìn)入軟啟動(dòng)狀態(tài)，使 CR633X 的峰值電流電壓逐漸從 0V 增加到 0.91V，用以減輕在啟動(dòng)時(shí)對(duì)電路元件的沖擊。VDD 的旁 路電容一直為芯片供電直到輸出電壓足夠高以至于能夠支撐 VDD 通過輔助繞組供電為止。
恒流工作
CR633X 的恒壓/恒流特征曲線如圖 1 所示。CR633X 設(shè)計(jì)應(yīng)用于工作在非連續(xù)模式下的 反激式系統(tǒng)中。在正常工作時(shí)，當(dāng) INV 電壓低于內(nèi)部 2.0V 的基準(zhǔn)電壓時(shí)，系統(tǒng)工作在恒流 模式，否則系統(tǒng)工作在恒壓模式。當(dāng)次級(jí)輸出電流達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)定的最大電流時(shí)，系統(tǒng)就進(jìn) 入恒流模式，并且會(huì)引起輸出電壓的下降。隨著輸出電壓的下降，反饋電壓也跟著下降，芯 片內(nèi)部的 VCO 將會(huì)調(diào)整開關(guān)的頻率，以使輸出功率保持和輸出電壓成正比，其結(jié)果就是使 輸出電流保持恒定。這就是恒流的原理。在恒流模式下，無論輸出電壓如何變化，輸出電流 為一常數(shù)。
在作為充電器應(yīng)用時(shí)，先是恒流充電直到電池接近充飽的狀態(tài)，隨后再進(jìn)行恒壓充電。 在 CR633X 中, 恒流值和最大輸出功率可以通過外部的限流電阻 RS 來設(shè)定。輸出功率的大 小隨著恒流值的變化而變化。系統(tǒng)功率大小，主要決定于原邊電感量的大?。辉谙到y(tǒng)功率范 圍內(nèi) RS 越大，恒流值就越小，輸出功率也越??；在系統(tǒng)功率范圍內(nèi) RS 越小，恒流值就越大， 輸出功率也越大。具體參照?qǐng)D 2 所示。
恒壓工作
在恒壓控制時(shí)，CR633X 利用輔助繞組通過電阻分壓器從 INV 采樣輸出電壓，并將采樣 的輸出電壓與芯片內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓通過誤差放大器進(jìn)行比較放大，從而調(diào)整輸出電壓。當(dāng)采 樣電壓高于內(nèi)部基準(zhǔn)電壓，誤差放大器的輸出電壓 COMP 減小，從而減小開關(guān)占空比；當(dāng) 采樣電壓低于內(nèi)部基準(zhǔn)電壓時(shí)，誤差放大器的輸出電壓 COMP 增加，從而增大開關(guān)占空比， 通過這種方式穩(wěn)定輸出電壓。
在作為 AC/DC 電源應(yīng)用時(shí)，正常工作時(shí)芯片處于恒壓狀態(tài)。在恒壓模式下，系統(tǒng)輸出 電壓通過原邊進(jìn)行控制。
為了實(shí)現(xiàn) CR633X 的恒流/恒壓控制，系統(tǒng)必須工作在反激式系統(tǒng)的非連續(xù)模式。（參照 典型應(yīng)用電路）在非連續(xù)模式的反激式轉(zhuǎn)換器中，輸出電壓能夠通過輔助繞組來設(shè)定。當(dāng)功 率 MOSFET 導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電流由輸出濾波電容 CO 提供，原邊電流呈斜坡上升，系統(tǒng)將能量 存儲(chǔ)在變壓器的磁芯中，當(dāng)功率 MOSFET 關(guān)斷時(shí)，存儲(chǔ)在變壓器磁芯中的能量傳遞到輸出。
此時(shí)輔助繞組反射輸出電壓，具體如圖 3 所示，計(jì)算公式如下：
通過一個(gè)電阻分壓器連接到輔助繞組和 INV 之間，這樣，通過芯片內(nèi)部的控制算法， 輔助繞組上的電壓在去磁結(jié)束時(shí)被采樣并保持，直至下一次采樣。采樣到的電壓和內(nèi)部 2.0V 的基準(zhǔn)電壓比較，將其誤差放大。誤差放大器的輸出 COMP 反映負(fù)載的狀況，控制脈寬調(diào) 制開關(guān)的占空比，進(jìn)而調(diào)整輸出電壓，這樣就實(shí)現(xiàn)了恒壓控制。
線損補(bǔ)償
隨著負(fù)載電流的增加，導(dǎo)線上的電壓降也會(huì)增加，導(dǎo)致輸出電壓的減小。CR633X 內(nèi)置 的線損補(bǔ)償電路能夠補(bǔ)償導(dǎo)線的損耗壓降，從而穩(wěn)定輸出電壓。當(dāng)引入了導(dǎo)線損耗壓降以后， 輔助繞組反射輸出電壓的計(jì)算公式（1）將會(huì)被修正為
電流檢測(cè)和前沿消隱
CR633X 采樣功率 MOSFET 上的電流是通過 CS 來實(shí)現(xiàn)的。CR633X 不僅設(shè)計(jì)了逐周期 的電流限制，而且設(shè)計(jì)了峰值電流限制，最大的峰值電流電壓為 0.91V。因此，MOSFET 上 最大的峰值電流為：
CR633X 在 CS 端設(shè)計(jì)了一個(gè)約為 540ns 的前沿消隱時(shí)間用來防止在開關(guān)導(dǎo)通時(shí)刻錯(cuò)誤 的過流保護(hù)被觸發(fā)。因此，不需要在 CS 端增加額外的 RC 濾波電路。采樣電流的輸入信號(hào) CS 和誤差放大器的輸出 COMP 共同決定開關(guān)的占空比，穩(wěn)定輸出。
頻率抖動(dòng)和軟驅(qū)動(dòng)
為了改善 CR633X 系統(tǒng)的 EMI 特性，芯片內(nèi)部采用了兩種方式。其中一種方式是采用 頻率抖動(dòng)，即在 CR633X 正常工作頻率的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)微小的擾動(dòng)。也即是說，內(nèi)部振蕩 器的頻率被調(diào)制用來分散諧波干擾能量，分散的能量能夠最小化 EMI 帶寬。另一種方式是 軟驅(qū)動(dòng)，即逐漸打開功率 MOSFET。當(dāng)提供給功率 MOSFET 的柵驅(qū)動(dòng)太強(qiáng)時(shí)，EMI 特性會(huì) 變差；當(dāng)提供給功率 MOSFET 的柵驅(qū)動(dòng)太弱時(shí)，開關(guān)損耗又會(huì)加大，因此需要在 EMI 特性 和開關(guān)損耗之間尋求折衷來提供合適的柵驅(qū)動(dòng)。CR633X 采用了軟驅(qū)動(dòng)和圖騰柱輸出結(jié)構(gòu)， 既獲得了很好的 EMI 特性，又降低了開關(guān)損耗。頻率抖動(dòng)和軟驅(qū)動(dòng)的綜合應(yīng)用使系統(tǒng)的 EMI 特性獲得了很大的改善。
保護(hù)控制
CR633X 為了確保系統(tǒng)的正常工作內(nèi)置了多重保護(hù)措施。當(dāng)這些保護(hù)措施一旦被觸發(fā)， 將會(huì)關(guān)斷 MOSFET。這些保護(hù)措施包括逐周期的電流限制、峰值電流限制、過溫保護(hù)、電 源箝位、軟啟動(dòng)、欠壓鎖定等。芯片的供電電源 VDD 由輔助繞組提供。當(dāng) VDD 低于進(jìn)入 欠壓鎖定的閾值電壓時(shí)，開關(guān)將會(huì)被關(guān)斷，隨后系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入重啟狀態(tài)。CR633X 每次的重 啟都具有軟啟動(dòng)功能。
封裝尺寸
尺寸描述
|
符號(hào) |
毫米 |
英寸 |
|
最小 |
典型 |
最大 |
最小 |
典型 |
最大 |
|
A |
|
|
5.334 |
|
|
0.210 |
|
A1 |
0.381 |
|
|
0.015 |
|
|
|
A2 |
3.175 |
3.302 |
3.429 |
0.125 |
0.130 |
0.135 |
|
b |
1.470 |
1.524 |
1.570 |
0.058 |
0.060 |
0.062 |
|
b1 |
0.380 |
0.460 |
0.510 |
0.015 |
0.018 |
0.021 |
|
D |
9.017 |
9.271 |
10.160 |
0.355 |
0.365 |
0.400 |
|
E |
7.620 |
7.870 |
8.25 |
0.300 |
0.310 |
0.325 |
|
E1 |
6.223 |
6.350 |
6.477 |
0.245 |
0.250 |
0.255 |
|
e |
2.500 |
2.540 |
2.580 |
0.098 |
0.100 |
0.102 |
|
L |
2.921 |
3.302 |
3.810 |
0.115 |
0.130 |
0.150 |
|
eB |
8.509 |
9.017 |
9.525 |
0.335 |
0.355 |
0.375 |
|
θ? |
0? |
7? |
15? |
0? |
7? |
15? |
尺寸描述
|
符號(hào) |
毫米 |
英寸 |
|
最小 |
典型 |
最大 |
最小 |
典型 |
最大 |
|
A |
1.346 |
|
1.752 |
0.053 |
|
0.069 |
|
A1 |
0.101 |
|
0.254 |
0.004 |
|
0.010 |
|
b |
0.38 |
|
0.51 |
0.015 |
|
0.020 |
|
c |
0.17 |
|
0.23 |
0.007 |
0.008 |
0.009 |
|
D |
4.648 |
|
4.978 |
0.183 |
|
0.196 |
|
E |
3.810 |
|
3.987 |
0.150 |
|
0.157 |
|
e |
1.016 |
1.270 |
1.524 |
0.040 |
0.050 |
0.060 |
|
F |
|
0.381X45° |
|
|
0.015X45° |
|
|
H |
5.791 |
|
6.197 |
0.228 |
|
0.244 |
|
L |
0.406 |
|
1.270 |
0.016 |
|
0.050 |
|
θ? |
0° |
|
8° |
0° |
|
8° |
|
符號(hào) |
毫米 |
英寸 |
|
最小 |
典型 |
最大 |
最小 |
典型 |
最大 |
|
A |
|
|
1.75 |
|
|
0.689 |
|
A1 |
0.10 |
|
0.225 |
0.039 |
|
0.089 |
|
A2 |
1.30 |
1.40 |
1.50 |
0.512 |
0.551 |
0.591 |
|
A3 |
0.60 |
0.65 |
0.70 |
0.236 |
0.256 |
0.276 |
|
b |
0.39 |
|
0.48 |
0.154 |
|
0.189 |
|
b1 |
0.38 |
0.41 |
0.43 |
0.150 |
0.161 |
0.169 |
|
c |
0.21 |
|
0.26 |
0.083 |
|
0.102 |
|
c1 |
0.19 |
0.20 |
0.21 |
0.075 |
0.079 |
0.083 |
|
D |
4.70 |
4.90 |
5.10 |
1.850 |
1.929 |
2.008 |
|
E |
5.80 |
6.00 |
6.20 |
2.283 |
2.362 |
2.441 |
|
E1 |
3.70 |
3.90 |
4.10 |
1.457 |
1.535 |
1.614 |
|
e |
1.27BSC |
1.27BSC |
|
h |
0.25 |
|
0.50 |
0.098 |
|
0.197 |
|
L |
0.50 |
|
0.80 |
0.197 |
|
0.315 |
|
L1 |
1.05BSC |
1.05BSC |
|
θ? |
0 |
|
8? |
0 |
|
8? |
