反激變換器副邊同步整流控制器STSR3的應(yīng)用詳解

2.1 IC供電Vcc和欠壓閉鎖輸出

STSR3的Vcc供電范圍是4～5.5V，其內(nèi)部有一個(gè)齊納二極管限制最大的供電電壓為58V。需要外接一只100nF瓷介電容器連在腳2(Vcc)與腳6(SGLGND)之間，以確保穩(wěn)定供電。該高頻電容器應(yīng)盡量緊靠芯片。而用另一只100nF瓷介電容器接在腳2(Vcc)與腳8(PWMGND)之間。欠壓閉鎖輸出特性保證了正常的起動(dòng)，避免了萬(wàn)一在Vcc過(guò)低時(shí)不希望的驅(qū)動(dòng)工作狀態(tài)。Vcc電壓也供給輸出端驅(qū)動(dòng)器，因此最大的驅(qū)動(dòng)電壓設(shè)在5.5V，所以推薦用邏輯柵極門(mén)限電平的MOSFET。

2.2 同步工作狀態(tài)

STSR3具有一種革新的特性，即內(nèi)在設(shè)計(jì)使STSR3能工作在副邊沒(méi)有任何來(lái)自原邊的同步信號(hào)條件下。STSR3的同步是直接從副邊獲得的，它利用同步開(kāi)關(guān)管MOSFET兩端上施加的電壓脈沖，作為開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的傳遞信息。圖2中同步信號(hào)從腳4(CK)輸入，芯片內(nèi)部的門(mén)限電平設(shè)置在2.6V。在CK的輸入端接一個(gè)峰值檢波器，該單元電路能夠辨別原邊MOSFET開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換感應(yīng)信號(hào)以及之后出現(xiàn)的正弦波形。它由非連續(xù)模式工作或者諧振復(fù)位形態(tài)引起，如圖5之中的死區(qū)時(shí)間內(nèi)波形所示。

(a) 峰值檢波器輸入

(b) 峰值檢波器輸出

圖5 非連續(xù)模式DCM工作波形

2.3 連續(xù)導(dǎo)通模式

當(dāng)反激變換器工作在連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)時(shí)，在同步MOSFET開(kāi)關(guān)管源極與漏極之間的電壓脈沖已變?yōu)榫匦尾?，如圖6所示。該電壓可以用兩種不同的方式加到芯片腳CK上：一是用圖7中的電阻分壓器方法;二是用圖8中的一只二極管和拉住電阻器方法。在大多數(shù)情況下，當(dāng)同步MOSFETA管關(guān)斷截止時(shí)，在電壓脈沖波形上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)尖峰信號(hào)。在芯片腳CK輸入端，必須先消除這一尖峰電壓，以避免導(dǎo)致虛假同步觸發(fā)。在采用電阻分壓器R1及R2時(shí)，可再增加一只C1高頻小電容器來(lái)消除尖峰電壓突起，如圖7所示。

圖6 連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)波形

圖7 用電阻分壓器的同步電路

圖8 用二極管D1和R1給腳4(CK)脈沖輸入

反激變換器用于電信的一個(gè)典型例子，就是直流輸入電壓具有1：2的可變性范圍，典型值為36～72V。因此，副邊繞組電壓也有1：2的可變范圍。那么在36V輸入時(shí)，由分壓電阻器可計(jì)算出在腳CK的電壓約為28V;而當(dāng)直流輸入為72V時(shí)，則腳CK電壓達(dá)到56V。即使該值高于腳CK的最大電壓也是可以接受的，因?yàn)樗拗屏肆魅朐撃_的電流為10mA。

電容器C1的數(shù)值取決于同步MOSFET管關(guān)斷尖峰的幅度，并隨R1的數(shù)值而變化。為了減小因R1和C1兩者引起的延遲，應(yīng)選用最小的電容值。

在用電源適配器的反激變換器時(shí)，其電網(wǎng)輸入工作電壓為AC85～270V，它的可變范圍是1：3。在電網(wǎng)輸入電壓最低時(shí)，必須保證腳CK的電壓為2.8V;因此當(dāng)電網(wǎng)輸入電壓為最高值時(shí)，電壓將達(dá)到8.9V，或者更高些。該電壓值超過(guò)了器件允許的最大值。如果通過(guò)R1限制流入腳CK的電流值，使之低于腳CK允許的最大電流值，那么芯片仍然可以正常地工作。否則，必須加接二極管D1，以保護(hù)芯片不受損。

圖8給出了用二極管D1和R1拉住電阻器的同步電路圖，用這種電路不存在關(guān)斷尖峰和腳CK最高電壓的問(wèn)題。由于同步整流器的漏極電壓出現(xiàn)振鈴，故該電路不能在非連續(xù)狀態(tài)下正常工作。