CR6850D新型低成本綠色節(jié)能 PWM 控制器
主要特點(diǎn)
低成本、極少的外圍元件
PWM&PFM&CRM (周期復(fù)位模式)控制
低啟動(dòng)電流 (約8µA)
低工作電流 (約2mA)
電流模式控制
欠壓鎖定(UVLO)
內(nèi)置同步斜坡補(bǔ)償
PWM頻率外部可調(diào)
輕載工作無音頻噪音
內(nèi)置前沿消隱
在輸入90V~264V的寬電壓下可實(shí)現(xiàn)恒 定最大輸出功率
周期電流限制
GATE引腳驅(qū)動(dòng)輸出高電平鉗位16.8V
VDD引腳過壓保護(hù)25.5V
SOT-23-6L、SOP-8L、DIP-8L無鉛封裝
應(yīng)用
AC/DC電源適配器
電池充電器
開放式電源
384X 代替
概述
CR6850D 是一款高集成度，低功耗的電 流模 PWM 控制芯片，該芯片適用于離線式 AC-DC 反激拓?fù)涞男」β孰娫茨K。芯片可 以通過外接電阻改變工作頻率；在輕載和無負(fù) 載情況下自動(dòng)進(jìn)入 PFM 和 CRM，這樣可以 有效減小電源模塊的待機(jī)功耗，達(dá)到綠色節(jié)能 的目的。CR6850D 具有很低的啟動(dòng)電流，因 此可以采用一個(gè) 2 兆歐姆的啟動(dòng)電阻。為了提 高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，防止次諧波振蕩，CR6850D 內(nèi)置了同步斜坡補(bǔ)償電路；而動(dòng)態(tài)峰值限制電路減小了在寬電壓輸入(90V~264V)時(shí)最大輸 出功率的變化；內(nèi)置的前沿消隱電路可以消除 開關(guān)管每次開啟產(chǎn)生的干擾。CR6850D 內(nèi)置 了多種保護(hù)功能：過壓保護(hù) 、逐周期峰值電 流限制、欠壓鎖定（可以用它實(shí)現(xiàn)短路和過流 保護(hù)）以及輸出驅(qū)動(dòng)的高電平鉗位在 16.8V 以下。而驅(qū)動(dòng)輸出采用的圖騰柱和軟驅(qū)動(dòng)有效 降 低 了 開 關(guān) 噪 聲 。 CR6850D 提 供 SOT-23-6L，SOP-8L 和 DIP-8L 無鉛封裝。
引腳描述
|
名稱 |
描述 |
|
GND |
芯片地 |
|
FB |
輸出電壓反饋輸入腳(和UC384X的COMP腳相似) |
|
RI |
用來調(diào)節(jié)PWM開關(guān)頻率。通過改變?cè)撃_和地之間的電阻實(shí)現(xiàn) |
SEN |
原邊電流檢測(cè)腳，通過檢測(cè)SEN電阻上的電壓檢測(cè)流過功率管的電流大小，
通過該腳可以調(diào)節(jié)最大輸出功率 |
|
VDD |
芯片供電電源 |
|
GATE |
圖騰柱輸出驅(qū)動(dòng)外圍功率管 |
極限參數(shù)
|
符號(hào) |
參數(shù) |
值 |
單位 |
|
VDD |
工作電壓 |
40 |
V |
|
IOVP |
VDD過電壓時(shí)最大輸入電流 |
20 |
mA |
|
VFB |
FB引腳工作電壓 |
-0.3 to 6V |
V |
|
VSEN |
SENSE引腳工作電壓 |
-0.3 to 6V |
V |
|
PD |
功率消耗 |
300 |
mW |
ESD |
ESD能力-人體模式 |
2000 |
V |
|
ESD能力-機(jī)械模式 |
200 |
V |
|
TL |
焊接溫度 |
20秒 SOT-23-6L |
220 |
℃ |
|
10秒 DIP-8 |
260 |
℃ |
|
TSTG |
儲(chǔ)存溫度范圍 |
-55 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 |
11~20 |
V |
|
RI |
RI 引腳電阻值 |
67~140 |
K ohm |
|
TOA |
工作環(huán)境溫度 |
-20~85 |
℃ |
|
PO |
輸出功率 |
0~60 |
W |
|
FPWM |
PWM頻率 |
50~100 |
kHz |
電氣特性(Ta=25°C （除了另作說明）, VDD = 15V)
|
符號(hào) |
參數(shù) |
環(huán)境 |
最小 |
典型 |
最大 |
單位 |
|
電源電壓(VDD Pin) |
|
IST |
啟動(dòng)電流 |
|
|
8 |
|
µA |
ISS |
工作電流 |
VFB=0V |
|
3.4 |
|
mA |
|
VFB=3V |
|
1.9 |
|
mA |
|
VFB=Open |
|
1.44 |
|
mA |
|
VDDON |
開啟電壓 |
|
|
15.3 |
|
V |
|
VDDOFF |
關(guān)閉電壓 |
|
|
10.2 |
|
V |
|
VDDCLAMP |
VDD引腳鉗位電壓 |
IVDD=20mA |
|
25.5 |
|
V |
|
電壓反饋 (FB Pin) |
|
IFB |
短路電壓 |
VFB=0V |
|
2.2 |
|
mA |
|
VFB |
開路電壓 |
VFB=Open |
|
4.7 |
|
V |
|
IPFM |
進(jìn)入PFM，F(xiàn)B電流 |
|
|
1.2 |
|
mA |
|
ICRM |
進(jìn)入CRM，F(xiàn)B電流 |
|
|
1.5 |
|
mA |
|
VPFM |
進(jìn)入PFM，F(xiàn)B電壓 |
|
|
1.2 |
|
V |
|
電感（SEN Pin） |
|
VTH_L |
峰值限制低端電壓 |
|
0.55 |
0.65 |
0.75 |
V |
|
VTH_H |
峰值限制高端電壓 |
|
0.75 |
0.85 |
0.95 |
V |
|
TPD |
系統(tǒng)輸出延遲 |
|
|
300 |
|
ns |
|
RCS |
SENSE端輸入阻抗 |
|
|
50 |
|
K? |
|
振蕩器(RI Pin) |
|
FOSC |
PWM工作時(shí)頻率 |
RI=100Kohm |
62 |
67 |
72 |
KHz |
|
FPFM |
PFM工作最低頻率 |
RI=100Kohm |
|
13 |
|
KHZ |
|
DCMAX |
最大占空比 |
RI=100Kohm |
|
77 |
|
% |
|
ΔFTEMP |
頻率溫度穩(wěn)定 |
-30-85℃ |
|
5 |
|
% |
|
TBLANK |
前沿消隱時(shí)間 |
|
|
300 |
|
nS |
|
門驅(qū)動(dòng)輸出(GATE Pin) |
|
VOL |
GATE輸出低電平 |
VDD=15V, IO=20mA |
|
|
1 |
V |
|
VOH |
GATE輸出高電平 |
VDD=15V, IO=20mA |
8 |
|
|
V |
|
TR |
上升時(shí)間 |
CL=1000pF |
|
420 |
|
ns |
|
TF |
下降時(shí)間 |
CL=1000pF |
|
120 |
|
ns |
|
VGCLAMP |
輸出鉗位電壓 |
VDD=20V |
|
16.8 |
17.8 |
V |
工作描述 電流模式
電流模式控制比電壓模式控制多了一個(gè) 電流反饋環(huán)。當(dāng)初級(jí)線圈上的電流在采樣電阻 RSENSE 上的電壓達(dá)到電壓環(huán)的輸出誤差電壓時(shí), 比較器翻轉(zhuǎn),鎖存器復(fù)位,功率管截止。這樣逐 個(gè)檢測(cè)和調(diào)節(jié)電流脈沖就可以達(dá)到控制輸出 電壓的目的。電流反饋具有良好的線性調(diào)整率 和快速的輸入輸出動(dòng)態(tài)響應(yīng)；消除了輸出濾波 電感帶來的極點(diǎn),使系統(tǒng)由二階降為一階,頻 響特性好,穩(wěn)定幅度大,同時(shí)還優(yōu)化了過載保
護(hù)和短路保護(hù)。
啟動(dòng)電流和欠壓鎖定
CR6850D的啟動(dòng)電流很小，因此在不增 加啟動(dòng)時(shí)間的基礎(chǔ)上，一個(gè)更大的啟動(dòng)電阻可 以采用；對(duì)于一個(gè)寬輸入電壓(90V~264V)的 AC-DC適配器，一個(gè)2 M?，1/8 W 的啟動(dòng)電 阻和一個(gè)10uF/25V VDD 電容器可以采用。
CR6850D 的 啟 動(dòng) / 關(guān) 閉 電 壓 被 設(shè) 定 在 15.3V/10.2V。啟動(dòng)時(shí)，VDD電容器必須通過 啟動(dòng)電阻充電高于15.3V，關(guān)閉時(shí)，VDD電容 上的電壓必須低于10.2V。這5.1V的遲滯電壓 有效地保證了芯片能夠正常啟動(dòng)。 內(nèi)部偏置電流和工作頻率RI引腳和GND引腳之間的電阻決定了內(nèi) 部偏置電流的大小，而內(nèi)部振蕩器利用該電流 對(duì)固定電容充放電產(chǎn)生振蕩信號(hào)。所以增加電 阻可以減小偏置電流，同時(shí)降低開關(guān)頻率。RI 和PWM開關(guān)頻率的關(guān)系如下：
例如， 一個(gè) 100k? 的電阻可以產(chǎn)生一個(gè) 50uA 的偏置電流和一個(gè)67K的PWM開關(guān)頻 率；CR6850D的建議工作頻率范圍是50KHz到 100KHz之間。
綠色節(jié)能
對(duì)一個(gè)小功率反激電源而言，主要的損耗 包括傳導(dǎo)損耗、開關(guān)損耗和控制芯片的損耗， 而這些損耗都和開關(guān)頻率有關(guān)。所以在輕負(fù)載 或則無負(fù)載時(shí)，通過降低PWM工作頻率，可 以有效的減小反激電源的待機(jī)功耗。為了實(shí)現(xiàn) 符 合 標(biāo) 準(zhǔn) 的 待 機(jī) 功 耗 ， CR6850D 采 用 了 PWM，PFM 和CRM相結(jié)合的控制方法：在 中等負(fù)載或重載時(shí)，CR6850D工作在PWM方 式，頻率為67kHz(RI外接100K電阻時(shí)) ；當(dāng) 負(fù)載逐漸減小時(shí)，振蕩器的工作頻率逐漸降 低，最后穩(wěn)定在13kHz附近。為了進(jìn)一步降低 待機(jī)功耗，CR6850D引入一種周期復(fù)位技術(shù)， 當(dāng)FB端的反饋電流大于1.5mA時(shí)，內(nèi)部邏輯 電路在PWM的下降沿對(duì)寄存器復(fù)位，在PWM 上升沿通過檢測(cè)輸出電壓值對(duì)寄存器置位。
同步斜坡補(bǔ)償
雖然電流模式控制比普通的電壓?？刂?nbsp;具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是，當(dāng)PWM占空比大于50 %, 整個(gè)控制環(huán)路可能變得不穩(wěn)定,抗干擾性能變
差。CR6850D在每一個(gè)開關(guān)周期里引入一個(gè)同步的斜坡補(bǔ)償可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，防止壓毛刺產(chǎn)生的次諧波振蕩。但是，過大的斜坡補(bǔ)償會(huì)影響電路在高電壓時(shí)的正常工作，所以CR6850D中：
動(dòng)態(tài)峰值限制
流經(jīng)功率管的電流在 RSENSE 上產(chǎn)生一個(gè) 電壓 VSENSE ，當(dāng)該電壓達(dá)到內(nèi)部設(shè)定值 VTH， 寄存器復(fù)位、 GATE 關(guān)斷， 所以通過調(diào)節(jié) RSENSE 的大小，可以調(diào)整電源的最大輸出功 率。由于寬電壓輸入時(shí)，受系統(tǒng)延時(shí)的影響， 高壓時(shí)輸出的最大功率更大，為了減小該差 異，CR6850D 中設(shè)計(jì)了一個(gè)動(dòng)態(tài)峰值限制電 路，它通過在 0.65V~0.85V 之間動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié) VTH 的電壓以減小高低壓輸出最大功率的差異。 前沿消隱(LEB)
開關(guān)管的每次開啟不可避免帶來開關(guān)毛 刺，它通過 RSENSE 采樣后，對(duì)內(nèi)部邏輯電路 帶來干擾，引起內(nèi)部寄存器的誤動(dòng)作。為了消 除開關(guān)毛刺的影響，CR6850D 中設(shè)計(jì)了 300nS 的前沿消隱電路，它可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的外接 RC 濾波電路，節(jié)省外圍元件。
過壓保護(hù) (OVP)
為了提高芯片的可靠性，保護(hù)芯片不會(huì)因 過電壓而損壞，CR6850D 中集成了 25.5V 的 過壓保護(hù)電路，當(dāng) VDD 電壓超過 25.5V 時(shí)， 首先關(guān)閉輸出 GATE，同時(shí)內(nèi)部泄流電路開 啟。
輸出驅(qū)動(dòng)和軟鉗位
CR6850D 輸出采用圖騰柱結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)外圍 功率 MOS 管；為了減小驅(qū)動(dòng)時(shí)的貫通電流， 引入了死區(qū)時(shí)間，如圖：當(dāng)一個(gè) NMOS 關(guān)斷 后，另外一個(gè) NMOS 才開啟；同時(shí)，為了保 護(hù)外圍的功率管不會(huì)發(fā)生柵擊穿和鉗位齊納 管的電流飽和，在輸出上采用了軟鉗位技術(shù)。
|
符號(hào) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
1.050 |
1.250 |
0.041 |
0.049 |
|
A1 |
0.000 |
0.100 |
0.000 |
0.004 |
|
A2 |
1.050 |
1.150 |
0.041 |
0.045 |
|
b |
0.300 |
0.400 |
0.012 |
0.016 |
|
c |
0.100 |
0.200 |
0.004 |
0.008 |
|
D |
2.280 |
3.020 |
0.111 |
0.119 |
|
E |
1.500 |
1.700 |
0.059 |
0.067 |
|
E1 |
2.650 |
2.950 |
0.104 |
0.116 |
|
e |
0.950TYP |
0.037TYP |
|
E1 |
1.800 |
2.000 |
0.071 |
0.079 |
|
L |
0.700REF |
0.028REF |
|
L1 |
0.300 |
0.600 |
0.012 |
0.024 |
|
θ |
0° |
8° |
0° |
8° |
|
符號(hào) |
單位（微米） |
單位（英寸） |
|
|
最小 |
最大 |
最小 |
最大 |
|
A |
3.710 |
4.310 |
0.146 |
0.170 |
|
A1 |
0.510 |
|
0.020 |
|
|
A2 |
3.200 |
3.600 |
0.126 |
0.142 |
|
B |
0.380 |
0.570 |
0.015 |
0.022 |
|
B1 |
1.524(BSC) |
0.060(BSC) |
|
C |
0.204 |
0.360 |
0.008 |
0.014 |
|
D |
9.000 |
9.400 |
0.354 |
0.370 |
|
E |
6.200 |
6.600 |
0.244 |
0.260 |
|
E1 |
7.320 |
7.920 |
0.288 |
0.3120. |
|
e |
2.540(BSC) |
0.100(BSC) |
|
L |
3.000 |
3.600 |
0.018 |
0.142 |
|
E2 |
8.400 |
9.000 |
0.331 |
0.354 |
