固定頻率返馳轉(zhuǎn)換器TEA1733

TEA1733適用于絕大部分功耗不超過75W的系統(tǒng)，典型應(yīng)用包括：上網(wǎng)本適配器、LCD監(jiān)視器和打印機(jī)適配器。該控制器支持?jǐn)嗬m(xù)導(dǎo)通模式(DCM)和連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)。高輸出功率下的固定頻率操作結(jié)合低輸出功率下的降頻運(yùn)行可以提高整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)的工作效率。

　　TEA1733集成的頻率抖動(dòng)功能可以降低電磁干擾(EMI)，另外還提供多項(xiàng)保護(hù)功能以保證器件的耐用性與可靠性。

　　固定頻率返馳轉(zhuǎn)換器

　　返馳轉(zhuǎn)換器是目前最常見的開關(guān)電源拓?fù)湫问?。圖1給出了TEA1733返馳式拓?fù)涞湫筒贾眯问?。TEA1733使用峰值電流控制，輸出功率由CTRL引腳調(diào)節(jié)。負(fù)載結(jié)果由光耦合器測量并傳送回CTRL引腳。流經(jīng)外部電阻R1的一次電流由ISENSE引腳檢測。峰值電壓通過內(nèi)部電壓對比、調(diào)整，與CTRL電壓呈比例變化。通過控制峰值電流相應(yīng)調(diào)整占空比，當(dāng)占空比超過50%時(shí)激活斜率補(bǔ)償，以避免諧波失真。最大占空比不超過74%。

　　圖1：TEA1733典型配置

　　低功率運(yùn)行時(shí)，通過降低開關(guān)頻率減少開關(guān)損失。內(nèi)部電壓控制振蕩器(VCO)可以逐漸將頻率降低至0Hz。為避免聲頻噪聲，隨著頻率降低，峰值電流降至最大電流的25%。圖2給出了頻率和峰值電流控制對應(yīng)關(guān)系圖。

　　圖2：ISENSE峰值電壓、開關(guān)頻率與CTRL電壓關(guān)系圖

　　TEA1733集成頻率抖動(dòng)功能可降低EMI干擾。通過抖動(dòng)振蕩器將中心頻率控制在66.5kHz±4kHz。抖動(dòng)振蕩器頻率選擇260Hz以避免聲頻噪聲。

　　啟動(dòng)期間，電源電壓VCC通過啟動(dòng)電阻的電流充電，該芯片耗電量僅為10μA左右，因此無需高電壓啟動(dòng)電路。當(dāng)VCC達(dá)到20.6V左右的啟動(dòng)電壓且所有其他條件同時(shí)滿足時(shí)，控制器開始動(dòng)作。此后，電源電壓由變壓器輔助繞組負(fù)責(zé)。不包括DRIVER引腳負(fù)載的正常工作電流為0.5mA。低耗電量有助于提高效率。

　　待機(jī)模式

　　由于耗電量少且頻率低，使用TEA1733的待機(jī)功率不超過100mW。如果配上合適的電阻器和X電容等外部器件，通常65W/19.5V電源待機(jī)功率測量值為48mW(115Vac)或84mW(230Vac)。

　　如果提供外部“運(yùn)行/省電”信號指示待機(jī)模式，比如電池驅(qū)動(dòng)設(shè)備，待機(jī)功耗還可以通過關(guān)閉整體系統(tǒng)進(jìn)一步降至30mW以下。這就是所謂的“零功耗”設(shè)計(jì)?！盎顒?dòng)關(guān)閉”狀態(tài)的基本應(yīng)用原理圖參見圖3，待機(jī)模式時(shí)外部“省電”信號為高電平。隨后晶體管Qx導(dǎo)通拉低VINSENSE電壓，激活重啟保護(hù)。芯片立即停止開關(guān)操作，轉(zhuǎn)入省電模式。省電模式下的芯片耗電量僅為10μA。同時(shí)，VCC通過鉗位控制使電壓降至略低于啟動(dòng)電壓水平，以保證從待機(jī)狀態(tài)快速重啟。

　　圖3：非活動(dòng)信號的“零功耗”應(yīng)用原理圖

　　保護(hù)

　　TEA1733具有多重保護(hù)功能，例如：輸入過壓/欠壓保護(hù)、輸出過壓保護(hù)、過載保護(hù)、內(nèi)部/外部過熱保護(hù)。這些保護(hù)功能可以實(shí)現(xiàn)安全重啟或閉鎖保護(hù)。要實(shí)現(xiàn)安全重啟，芯片首先進(jìn)入省電模式，當(dāng)所有條件都滿足時(shí)再恢復(fù)運(yùn)行。省電模式運(yùn)行時(shí)，OPTIMER引腳迅速充電至4.5V，隨后緩慢降至1.2V。啟動(dòng)閉鎖保護(hù)時(shí)，芯片同樣先進(jìn)入省電運(yùn)行模式，但VCC電壓通過鉗位控制保持在6V左右。要對閉鎖保護(hù)進(jìn)行復(fù)位操作，需要拔下主電源插頭將VCC電壓降至一定水平才能實(shí)現(xiàn)。6V鉗位電壓僅略高于閉鎖保護(hù)后快速重啟的電壓水平。

　　TEA1733的PROTECT引腳具有特殊的雙重保護(hù)功能：外部過熱保護(hù)和輸出過壓保護(hù)，詳見圖4。PROTECT引腳可提供32μA電流，吸收107μA電流。內(nèi)部電路通常將PROTECT引腳電壓調(diào)至0.68V。如果PROTECT引腳電壓介于0.5V - 0.8V，無保護(hù)功能。如果VCC電壓太高，最大吸收電流無法將PROTECT拉至0.8V以下，則檢測結(jié)果為輸出過壓。該保護(hù)可滿足常規(guī)應(yīng)用要求。隨著溫度增加，與PROTECT引腳連接的負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻器電阻降低。如果電源最大供電電流無法將PROTECT電壓提升至0.5V，則檢測結(jié)果為外部過熱。上述兩種情況都將激活閉鎖保護(hù)。

　　圖4：PROTECT引腳原理圖和VI曲線

　　可調(diào)超載超時(shí)

　　如果OPTIMER引腳連接方式如圖5所示，可允許短時(shí)超載運(yùn)行。如果ISENSE峰值電壓超過400mV，OPTIMER引腳輸出11μA電流對外部電容器C2充電，超載計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)。對于長時(shí)間超載運(yùn)行，一旦OPTIEMR引腳電壓超過2.5V，過載保護(hù)將被激活。對于短時(shí)間超載，如果OPTIMER電壓達(dá)到2.5V之前，ISENSE峰值電壓降至400mV以下，C2會(huì)立即放電，無保護(hù)動(dòng)作。通過給C2和R3設(shè)置不同的值可以調(diào)節(jié)超載運(yùn)行時(shí)間。

　　圖5：超載超時(shí)運(yùn)行功能框圖和波形

　　高/低主電壓補(bǔ)償

　　對于固定頻率CCM，最大輸出功率不僅取決于一次峰值電流，還會(huì)受到占空比及輸入電壓影響。TEA1733集成輸入電壓補(bǔ)償電路，可確保極其穩(wěn)定的主電壓過載保護(hù)。過載補(bǔ)償電路通過VINSENSE引腳測量主電路電壓，并將其轉(zhuǎn)化成ISENSE引腳輸出電流。該輸出電流通過圖1中的軟啟動(dòng)電阻R2產(chǎn)生電壓，限制傳感器電阻R1的最大輸出電流。通過調(diào)節(jié)R2，最大輸出功率可不受輸入電壓控制。

　　上市版本

　　TEA1733提供多個(gè)不同版本以滿足不同應(yīng)用需求。標(biāo)準(zhǔn)版本支持超載超時(shí)安全重啟。TEA1733L用于超載超時(shí)閉鎖保護(hù)。90kHz工作器件包括TEA1733A和TEA1733M，前者用于安全重啟，后者用于閉鎖保護(hù)。除了常規(guī)的SO8封裝形式外，TEA1733(L)芯片還可使用DIP8封裝，又稱為TEA1733(L)P。

　　結(jié)論

　　TEA1733已成為恩智浦新推出的GreenChip系列低功率AC/DC轉(zhuǎn)換控制芯片中的首款產(chǎn)品，高度集成的特點(diǎn)使其完全能夠滿足低成本、緊湊型電源設(shè)計(jì)日益增長的市場需求。“零功耗”設(shè)計(jì)待機(jī)功耗小于30mW。與同類產(chǎn)品相比，TEA1733的功耗性能，特別是待機(jī)模式下的低功耗特點(diǎn)在計(jì)算和通信等低功耗應(yīng)用中具有很強(qiáng)的競爭力。