M5832微盟ME8310

1、描述l M5832 應(yīng)用于小功率 AC/DC 充電器和電源適配器的高性能離線式脈寬調(diào)制控制器。該芯片是一款基于原邊檢測(cè)和調(diào)整的控制器，因此在應(yīng)用時(shí)無(wú)需 TL431 和光耦。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(guò)SEN 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，這樣既保證了芯片的高性能和高精度，又保證了高效率。此外，通過(guò)內(nèi)置的線損補(bǔ)償電路保證了較高的輸出電壓精度。l M5832具有軟啟動(dòng)功能，同時(shí)為了保證芯片正常工作特針對(duì)各種故障設(shè)計(jì)了一系列完

2、善的保護(hù)措施，包括逐周期電流限制、峰值電流限制、過(guò)溫保護(hù)、過(guò)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)具有良好的抗電磁干擾性能。典型應(yīng)用圖特征l 恒壓和恒流精度可達(dá) 5%l 原邊控制模式，無(wú)需 TL431 和光耦 l 非連續(xù)模式下的反激拓?fù)?#160;l 準(zhǔn)諧振開(kāi)關(guān)模式，減小開(kāi)關(guān)損耗 l 具有軟啟動(dòng)功能 l 內(nèi)置前沿消隱電路(LEB) l 頻率抖動(dòng) l 恒壓恒流控制l 恒流和輸出功率可調(diào) l 內(nèi)置初級(jí)電壓采樣控制器 l 可調(diào)式線損補(bǔ)償 l 基于系統(tǒng)穩(wěn)定性的保護(hù)功能

3、欠壓鎖定 逐周期電流限制 峰值電流限制 過(guò)溫保護(hù) 過(guò)壓保護(hù)和電源箝位l SOT-23-6L 無(wú)鉛封裝 應(yīng)用領(lǐng)域適用于中小功率AC/DC離線式開(kāi)關(guān)電源l  手機(jī)/數(shù)碼攝像機(jī)充電器l  小功率電源適配器l  電腦和電視機(jī)的輔助電源l  替代線性調(diào)節(jié)器或 RCC引腳功能描述管腳描 述GND芯片接地腳DRV驅(qū)動(dòng)輸出，外接MOS柵極SEN環(huán)路補(bǔ)償引腳INV電感電流過(guò)零檢測(cè)引腳，同時(shí)也是輸出過(guò)壓保護(hù)、輸出短路保護(hù)檢測(cè)和線電壓補(bǔ)償調(diào)整引腳COM恒壓模式的環(huán)路補(bǔ)償VDD芯片電源供電引腳腳位示意圖極限參數(shù)項(xiàng) 目值單位最小值最大值VDD 電壓-0.3VDD_clampVVD

4、D 箝位的連續(xù)電流10mACOM電壓-0.37VSEN 電壓-0.37VINV 電壓-0.37V焊接溫度（焊接，10秒）260工作溫度-40105儲(chǔ)存溫度-40150最大工作結(jié)溫-20125注：如果器件工作條件超出上述各項(xiàng)極限值，可能對(duì)器件造成永久性損壞。上述參數(shù)僅僅是工作條件的極限值，不建議器件工作在推薦條件以外的情況。器件長(zhǎng)時(shí)間工作在極限工作條件下，其可靠性及壽命可能受到影響。芯片框圖應(yīng)用信息l 描述 M5832是一款低成本、高性價(jià)比的脈寬調(diào)制控制器，適用于離線式小功率AC/DC電池充電器和電源適配器。它采用原邊控制方式，因此不需要 TL431 和光耦。M5832 應(yīng)用于工作在非連續(xù)模式下

5、的反激式系統(tǒng)中，內(nèi)置的次級(jí)恒壓采樣電路能夠提供高精度恒流/恒壓控制，很好地滿足大多數(shù)電源適配器和充電器的要求。l 啟動(dòng)M5832供電電源端是 VDD。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。 M5832的啟動(dòng)電流小于 20uA，因此 VDD 能夠很快被充到UVLO（off）以上，從而使芯片快速啟動(dòng)并開(kāi)始工作。采用較大的啟動(dòng)電阻可以減小整機(jī)的待機(jī)功耗。一旦 VDD 超過(guò) UVLO（off），芯片就進(jìn)入軟啟動(dòng)狀態(tài)，使M5832的峰值電流電壓逐漸從 0V 增加到 0.9V，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提供供電直到輸出電壓足夠高以至于

6、能夠支撐 VDD 通過(guò)輔助繞組供電為止。l 恒流工作圖2M5832的恒壓/恒流特征曲線如圖1所示。M5832被設(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)電壓好時(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(kāi)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(wú)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

7、到接近電池充飽的狀態(tài)，隨后再進(jìn)行恒壓充電。在M5832中, 恒流值和最大輸出功率可以通過(guò)外部的限流電阻RS來(lái)設(shè)定。輸出功率的大小隨著恒流值的變化而變化。RS 越大，恒流值就越小，輸出功率也越小；RS 越小，恒流值就越大，輸出功率也越大。具體參照?qǐng)D2 所示。l 恒壓工作在恒壓控制時(shí)， M5832 利用輔助繞組通過(guò)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(guò)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 COM 減小，從而減小開(kāi)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 COM 增加，從而增大開(kāi)關(guān)占空比

8、，通過(guò)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(guò)原邊進(jìn)行控制。為了實(shí)現(xiàn) M5832 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(guò)輔助繞組來(lái)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：其中 V 是指整流二極管上的壓降通過(guò)一個(gè)電阻分壓器連接到輔助繞組和 IN

9、V之間，這樣，通過(guò)芯片內(nèi)部的控制算法，輔助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 COM反映負(fù)載的狀況，控制脈寬調(diào)制開(kāi)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l  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。 M5832 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。其中Vcable為導(dǎo)線上的損耗壓降。為了補(bǔ)償導(dǎo)線上的損耗壓降，一個(gè)電壓偏移量被疊加到INV

10、上。這個(gè)電壓偏移量是由一個(gè)內(nèi)部電流IC 流入電阻分壓器產(chǎn)生的，具體的控制電路如圖 4 所示。線損補(bǔ)償電流IC與誤差放大器的輸出 COM成反比，因此，也與輸出負(fù)載電流成反比?；谝陨显?，線損補(bǔ)償?shù)靡詫?shí)現(xiàn)，具體的計(jì)算公式如下: 當(dāng)系統(tǒng)從滿載變到空載的過(guò)程中，疊加到 INV的電壓偏移量將會(huì)增加。在應(yīng)用時(shí)可以通過(guò)調(diào)節(jié)電阻分壓器中電阻的大小來(lái)調(diào)整補(bǔ)償?shù)亩嗌?。在恒壓模式下，引入線損補(bǔ)償提高了輸出電壓的精度和負(fù)載調(diào)整率。l 開(kāi)關(guān)工作頻率M5832 的開(kāi)關(guān)頻率受控于負(fù)載狀況和工作模式。內(nèi)部電路設(shè)定最大開(kāi)關(guān)頻率為60KHz。在反激模式的斷續(xù)工作時(shí)，最大輸出功率通過(guò)以下公式計(jì)算： 其中 LP 是變壓器原邊電感值

11、，IP 是原邊峰值電流 。為了系統(tǒng)能夠安全的工作，原邊采樣電路必須工作在非連續(xù)模式。為了防止系統(tǒng)進(jìn)入連續(xù)工作模式，開(kāi)關(guān)頻率被內(nèi)部環(huán)路鎖定，此時(shí)的開(kāi)關(guān)頻率為：由于 TDemag 與電感的大小成反比，因此，電感 LP 和 FSW 的乘積為一定值，從而限制了最大的輸出功率，避免了系統(tǒng)進(jìn)入連續(xù)工作模式。l 電流檢測(cè)和前沿消隱 M5832 采樣功率 MOSFET 上的電流是通過(guò) SEN 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 M5832 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 0.9V。因此，MOSFET上最大的峰值電流為: M5832 在 SEN 端設(shè)計(jì)了一個(gè)約為 540ns的前沿消隱時(shí)間用來(lái)防

12、止在開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)刻錯(cuò)誤的過(guò)流保護(hù)被觸發(fā)。因此，不需要在 SEN 端在增加額外的 RC 濾波電路。采樣電流的輸入信號(hào) SEN 和誤差放大器的輸出 COM 共同決定開(kāi)關(guān)的占空比，穩(wěn)定輸出.l EMI特性的改善為了改善 M5832 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 M5832 正常工作頻率的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)微小的擾動(dòng)。也就是說(shuō)，內(nèi)部振蕩器的頻率被調(diào)制用來(lái)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(kāi)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

13、弱時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗又會(huì)加大，因此需要在 EMI特性和開(kāi)關(guān)損耗之間尋求折衷來(lái)提供合適的柵驅(qū)動(dòng)。 M5832 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(kāi)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。l 保護(hù)控制M5832 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(guò)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(kāi)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)。 M5832 每次的重啟都具有軟啟動(dòng)功能。 電氣參數(shù) (Ta=25oC, 其余情況會(huì)做說(shuō)明)(如無(wú)特殊說(shuō)明, VIN=12V(注 1), TA=25)參數(shù)符