AP384XC系列PWM控制器的設(shè)計(jì)考慮

Ⅰ.  主要特點(diǎn)簡(jiǎn)介

　　384X 系列電流型PWM控制器已廣泛應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中。許多半導(dǎo)體廠商都生產(chǎn)此標(biāo)準(zhǔn)電源管理控制芯片。表一列出了BCD和三個(gè)主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手產(chǎn)品的關(guān)鍵參數(shù)對(duì)比。

表一 和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手參數(shù)的比較

　　與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品相比，BCD的 AP384XC 具有如下特點(diǎn)：

　　1. 低啟動(dòng)電流

　　2. 低工作電流

　　3. 內(nèi)部過(guò)溫保護(hù)功能

　　這些特點(diǎn)不僅能夠提供更加可靠的過(guò)溫保護(hù)，而且能降低開(kāi)關(guān)電源在空載待機(jī)時(shí)的功耗。

　　同時(shí)，由于啟動(dòng)電流小，AP384XC的啟動(dòng)電路參數(shù)應(yīng)當(dāng)和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手產(chǎn)品稍有不同。在某些應(yīng)用中，一個(gè)簡(jiǎn)單的直接替代可能會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，尤其是在短路工作模式中。

　　在其它部分的性能參數(shù)上，例如內(nèi)部運(yùn)放，參考電壓，PWM部分，驅(qū)動(dòng)能力，欠壓保護(hù)以及啟動(dòng)關(guān)斷時(shí)序，AP384XC和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手產(chǎn)品幾乎沒(méi)有任何差異，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)生影響。

Ⅱ. 短路工作情況的分析

　　對(duì)于384X 系列產(chǎn)品，通常有如下幾個(gè)方法實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)功能：抬高Isense腳的電位和下拉COMP腳，切斷振蕩器，通過(guò)外部信號(hào)關(guān)斷芯片電源Vcc以及通過(guò)打嗝工作方式。除最后一種，其它四種方法分別顯示在圖一中的a，b，c和d。在以上四種短路保護(hù)方法的實(shí)現(xiàn)上，BCD的AP384XC和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手產(chǎn)品無(wú)任何差異。

a

b

c

d

圖一 常用短路保護(hù)實(shí)現(xiàn)方法

　　打嗝方式是一種性價(jià)比很高的過(guò)流及短路保護(hù)解決方案，被廣泛應(yīng)用于對(duì)短路要求不是非常精確和嚴(yán)格的場(chǎng)合。圖二給出了此種短路保護(hù)方案的典型的實(shí)現(xiàn)方法。從圖三則可以了解其具體工作模式。

圖二，典型啟動(dòng)電路部分

圖三，打嗝保護(hù)工作模式

　　在此典型應(yīng)用中，芯片通過(guò)一個(gè)大阻值的啟動(dòng)電阻與整流后的高壓端相連以獲得足夠的啟動(dòng)電流。在啟動(dòng)后則由來(lái)自主變壓器的輔助繞組供電。

　　當(dāng)輸出端子短接，由于輔助繞組和輸出繞組的磁耦合，輔助繞組上的電壓也會(huì)隨之快速下跌。如果忽略漏感的影響，此時(shí)AP384XC僅由Vcc電容C1供電且其電壓一定會(huì)逐漸降低。一旦Vcc降到芯片最小工作電壓，芯片將停止工作，無(wú)PWM輸出。然后，C1將再次通過(guò)啟動(dòng)電阻由整流輸入電壓充電，直到達(dá)到芯片開(kāi)啟電壓。此兩種模式連續(xù)交替重復(fù)。

　　在此種輸出短路保護(hù)模式中，芯片PWM輸出工作時(shí)的瞬時(shí)功率要遠(yuǎn)大于正常工作時(shí)。但系統(tǒng)消耗的平均功率由于打嗝工作模式而得到限制。然而，因?yàn)楹透?jìng)爭(zhēng)對(duì)手產(chǎn)品比，AP384XC具有低啟動(dòng)電流從而需要比較大的啟動(dòng)電阻值，作簡(jiǎn)單的完全替換時(shí)也許會(huì)對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用造成不必要的風(fēng)險(xiǎn)。

　　參考圖二和圖三，因?yàn)闊o(wú)論是在工作模式還是在關(guān)斷模式，AP384XC比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手消耗更少的電流，很容易可以得到以下結(jié)論：直接替換對(duì)手產(chǎn)品將會(huì)增加Tfall 時(shí)間和減少Trise 時(shí)間，從而增加平均輸入功耗。

Ⅲ. AP384XC的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

　　所以在采用打嗝方式實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)的系統(tǒng)應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)對(duì)啟動(dòng)電路部分參數(shù)作稍許的調(diào)整。

　　對(duì)于通用交流寬輸入電壓情況下，如果圖二中的 C1 選取22uF, 啟動(dòng)電阻Rst 建議選用680k 到 1M，則可以獲得安全可靠的短路保護(hù)功能，且能滿足全電壓范圍對(duì)啟動(dòng)時(shí)間的需求。而競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的 UC3843在此條件下的Rst典型值為270k。

　　圖四給出了AP384XC在短路模式下的工作波形。從此圖可以看出在可靠打嗝工作模式下，輸入平均功率很容易被限制到可以接受的水平。

圖四，實(shí)測(cè)短路模式下的工作波形

　　如果還需要進(jìn)一步降低短路模式下的輸入功耗，使用輔助繞組上的串聯(lián)電阻R1可以縮短 Tfall 從而提高短路性能。R1增大有助于限制短路功耗，但也會(huì)增加正常工作時(shí)的損耗。通常0~100 歐姆是比較合適的。

　　對(duì)于圖二中的D1，反向恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)的二極管會(huì)更易于降低短路功耗，因?yàn)槠渎�開(kāi)關(guān)特性更利于消耗掉C1上的能量。也就是說(shuō)，F(xiàn)R102 比 IN4148在降低短路功耗上要好。

　　但是，在某些應(yīng)用中，AP384XC由來(lái)自獨(dú)立電源的繞組供電且沒(méi)有使用啟動(dòng)電阻。此時(shí)短路保護(hù)是通過(guò)切斷AP384XC的Vcc供電來(lái)實(shí)現(xiàn)，而非打嗝方式。圖 五中典型ATX12V臺(tái)式計(jì)算機(jī)電源就是采用此種短路保護(hù)方式。

　　在這種應(yīng)用中，AP384XC的低啟動(dòng)電流對(duì)系統(tǒng)的性能無(wú)任何影響。即此時(shí)簡(jiǎn)單的替代其他對(duì)手產(chǎn)品是完全可行的。

圖五，采用輔助電源的開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)

Ⅳ. 結(jié)論

　　從以上分析可以得出，AP384XC是具有高性能的電流型PWM控制器。只要設(shè)計(jì)得當(dāng)，它可以滿足所有通用開(kāi)關(guān)電源應(yīng)用需求。