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IDP 2303A

数字多模式PFC+LLC组合控制器

 

 

 

 

原文件版本:Rev. V2.0, 2017-03-23

 

致谢:此文本得到了 张远征 的大力支持!


产品主要性能特点

l  集成600 V启动单元

l  集成了基于无磁芯变压器技术的浮地驱动器

l  为高效率设计的数字多模式操作

l  通过直接X电容放电功能和先进的跳周期模式控制实现低待机功耗

l  通过集成启动单元和跳周期模式省去辅助电源

l  为通讯以及内部电路配置提供UART接口

l  通过一次性编程单元(OTP)使得宽范围参数设计更加灵活

特性

l  多模式PFC

l  可配置的PFC门极驱动器

l  PFCLLC跳周期模式同步控制

l  可配置的非线性LLC压控振荡器曲线

l  可配置的软启动功能

l  通过HV引脚可进行Vac电压检测和X电容放电

应用

l  适用于电视、笔记本电脑以及75W300W工业应用的适配器

l  通用开关电源

描述

IDP2303A是一种多模式PFC+LLC控制器,并包含有浮地高端侧驱动器和启动单元。数字引擎为多模式操作提供了先进的算法,从而实现全负载范围的高效率运行。并具有广泛的可配置的保护特性设置。采用低引脚数的DSO-16封装只需要极少的外围器件。集成的高压启动单元和适应性跳周期模式为实现低待机功耗和低输出纹波提供可能。此外,集成的一次性编程单元(OTP) 提供了宽范围参数配置,使得设计更加轻松。


1 典型应用

产品型号

 

封装

IDP2303A

 

PG-DSO-16

 

                              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                

                                


目录

万正芯源声明... 1

产品主要性能特点... 2

特性... 2

应用... 2

描述... 3

目录... 1

1 引脚配置和描述... 3

2. 代表性框图... 4

3. 功能描述... 5

3.1 介绍... 6

3.2 控制器特性概述... 6

3.3 控制器特性概述... 6

3.3.1 系统和器件概述... 6

3.3.1.1 处理器和内存操作... 7

3.3.1.2 通信接口... 8

3.3.1.3 电压电流检测... 8

3.3.2 IC供电电源及高压启动单元... 9

3.3.2.1 直接交流输入监控与相结合的VCC启动功能... 9

3.3.2.2 通过集成的HV启动单元实现X电容放电功能... 11

3.3.3 具有同步PFC-LLC跳周期操作的待机模式... 12

3.3.4 IC 保护... 12

3.3.4.1 VCC欠压锁定... 12

3.3.4.2 VCC压保护... 13

3.3.4.3 过温保护... 13

3.3.4.4 自动重启模式... 13

3.3.5 AC检测... 13

3.4 PFC控制器... 13

3.4.1 PFC软启动... 14

3.4.2 多模式PFC控制... 14

3.4.3 PFC保护... 15

3.4.3.1 PFC开环控制保护(PFCOLP) 16

3.4.3.2 PFC电感过流保护(PFCOCP) 16

3.4.3.3 PFC输出过电压保护(PFCOVP) 16

3.4.3.4 PFC输出欠电压保护(OFCUVP) 16

3.4.3.5 PFC交流输入上电保护(PFCBID) 16

3.4.3.6 PFC交流输入掉电保护(PFCBOD) 16

3.4.3.7 PFC长时间连续导通模式保护(PFCCCMP) 17

3.5 半桥LLC控制器... 17

3.5.1 LLC软起动(时控振荡器TCO) 17

3.5.2 LLC正常运作(压控振荡器VCO) 18

3.5.3 TCO至VCO频率控制的平滑切换... 19

3.5.4 LLC半桥环路保护... 19

3.5.4.1 LLC开路控制环路保护(LLCOCLP) 19

3.5.4.2 LLC过载保护(LLCOLP) 19

3.5.4.3 LLC过流保护等级1(LLCOCP1) 20

3.6 操作流程... 20

3.6.1 IC初始化... 21

3.6.2 PFC控制器的操作流程... 21

3.6.3 HB LLC控制器的操作流程... 21

3.7 保护特性概览... 23

3.7.1 欠压保护... 24

3.7.2 VCC过压保护... 24

3.7.3 通过内部测温的超温保护... 24

3.8 固定参数以及可配置参数... 24

3.8.1 固定参数... 24

3.8.2 可配置参数... 25

4. 电气特性... 28

4.1 绝对最大额定值... 28

4.2 封装特性... 29

4.3 运行范围... 29

4.4 直流电气特性... 29

4.4.1 电源特性... 29

4.4.2 MFIO引脚特性... 30

4.4.3 HBFB引脚特性... 30

4.4.4 电流采样输入CSx引脚特性... 31

4.4.5 过零输入ZCD电气特性... 31

4.4.6 门极驱动引脚GDx电气特性... 31

4.4.7高压引脚(HV)电气特性... 32

4.4.8 VS引脚电气特性... 32

4.4.9 HSGD引脚特性... 33

5. 包装信息... 34

版本历史... 35

深圳万正芯源有限公司联系方式... 35

万正芯源版权声明... 35

 

 

 

 

1 引脚配置和描述

引脚分配和基本引脚描述信息如图2及表1所示。

引脚配置图

引脚定义和功能

名称

脚号

类型

功能

GD0

(PFCGD)

1

O

栅极驱动器输出0PFC栅极驱动器)

输出直接驱动PFC 级功率MOSFET。默认峰值拉电流为156 mA,峰值灌电流为800mA

CS0

(PFCCS)

2

I

电流检测0 (PFC 电流检测)

CS0连接一个外部分流电阻和PFC功率MOSFET源极。

VCC

3

P

供电电源正极

IC供电

GND

4

G

IC

ZCD

5

I

过零检测

引脚 ZCD连接到辅助绕组PFC的扼流圈。

VS

6

I

电压检测

引脚 VS连接到一个高欧姆分压电阻以直接检测母线电压。

N.C.

7

爬电距离预留

HV

8

I

高电压输入

HV引脚经外部电阻和2个二极管或者在整流桥之后连接至AC输入侧。内部连接一个600伏高压启动单元用于初始的VCC充电,同时也被用来给EMI网络中的X电容放电。此外采样的高电压信号还支持上、掉电检测。

MFIO

9

I

MFIO

MFIO引脚为参数配置和AC电压检测提供了一个半双工通信I/O接口。

HBFB

10

I

半桥反馈

引脚HBFB连接至一个光电耦合器,以构成调节LLC开关频率的反馈环路。

CS1

(HBCS)

11

I

电流检测1(半桥电流检测)

引脚CS1连接到一个外部分压电阻器和半桥级中的功率MOSFET源极。

GD1

(LSGD)

12

O

门极驱动输出1(半桥低侧门极驱动)

输出直接驱动半桥级的低侧功率MOSFET,峰值拉电流为120mA,峰值灌电流容量为500mA

N.C.

13

爬电距离预留

HSGND

14

G

高侧地

浮地高侧驱动地

HSVCC

15

P

高侧VCC

高侧浮动驱动的供电电源,通过自举方式

HSGD

16

O

高侧浮动门极驱动

输出直接驱动半桥高侧功率MOFET。峰值拉电流为0.52A,峰值灌电流容量为1.3A,详见4.4.9节。

 

2. 代表性框图

3显示了IC功能的简化功能模块框图,注意此图只代表原理功能。

3  内部结构框图

PFC+LLC组合式数字控制器IDP2303A包含了一个英飞凌主频66MHz(fMCLK)Nano DSP处理器来实现功率因数校正(PFC)和半桥谐振(LLC)功能。根据各自的参数配置可以优化PFCLLC功能。电流检测、过零检测和电压检测为控制器和处理器提供了信号输入。

3. 功能描述

功能描述概述了集成功能和特性及其之间的关系。涉及的参数和等式均基于典型值条件。相关的最小值和最大值在第4章节中电气特性中给出。

功能描述包含以下部分:

l  介绍(章节3.1)

l  控制器特性概述(章节3.2)

l  通用控制特性(章节3.3)

l  PFC控制器(章节3.4)

l  半桥LLC控制器(章节3.5)

l  操作流程图(章节3.6)

l  保护特性概述(章节3.7)

l  固定和可配置参数(章节3.8)

3.1 介绍

IDP2303A是一款数字Combo-LLC控制器,支持具有多模式PFC和半桥LLC级的应用拓扑。该IC由智能数字核心组成,可为多模式操作提供先进的算法和各种保护功能。在纤薄的PG-DSO-16封装中实现浮动HV门极驱动器和HV启动单元的高度集成。多功能引脚确保应用中只需少量元件。控制器功能总结在表2中。

IC通过一组先进的可配置参数支持应用中高度的设计灵活性。 可通过引脚MFIO上的半双工UART接口完成配置。

3.2 控制器特性概述

l  通用控制器特性(2)

l  PFC控制器特性(5)

l  LLC控制器特性(6)

3.3 控制器特性概述

本章概述了图3的功能块。

2 通用控制器特性

系统和设备概述

章节3.3.1

IC电源系统和高压启动单元

章节3.3.2

直接交流输入监控与相结合的VCC启动功能

章节3.3.2.1

通过集成的HV启动单元实现X电容放电功能

章节3.3.2.2

具有同步PFC-LLC跳周期操作的待机模式

章节0

IC保护

章节3.3.4

自动重启模式

章节3.3.4.4

交流监测

章节3.3.5

3.3.1 系统和器件概述

该设备主要用于AC / DC应用,其工作场景如下图所示。 上电时的设备进入启动和软启动阶段。一旦变压器的初级侧和次级侧的电压建立稳定,根据负载条件,该装置在极轻负载或正常模式中运行。

在极轻负载条件下,器件以跳周期模式工作,这意味着栅极驱动器在较低频率范围内驱动,并且仅周期性地接通以维持电源电压和器件的VCC

在图4中,当触发过流保护机制时,器件应关闭其LLCPFC控制器并进入系统重启并尝试重新给系统供电,其具有许多保护和关机方案。有关详细信息,请参阅第3.7章。

4 IDP2303运行时信号概览

3.3.1.1 处理器和内存操作

本章介绍IC电源处理器功能及其操作。

上电时,器件的处理器从其一次性可编程存储器(OTP)初始化并加载其配置,并根据应用需求配置器件。调度器的定时器被编程,处理器在调度器定时功能内运行,以连续监视任何保护事件,并优化PFCLLC控制器的参数。

PFCLLC控制器运行时,处理器以活动调度程序模式运行,并在系统的特定条件下在以下模式运行。

l  高压启动:通过集成高压启动单元启动VCC从而实现系统的“冷启动”。

l  待机:系统以同步PFC-LLC跳周期操作运行,以保持输出电压稳定,同时保持非常低的系统功耗。

l  自动重启:一种保护模式,可以停止所有PFCLLC开关动作,使IC进入合适的休眠模式,并在可配置的空闲时间[1]后开始新的启动。

处理器从其只读存储器(ROM)运行其程序,其中随机存取存储器(RAM)作为运行期间计算和控制流状态记录的主要数据空间。处理器监视和处理模数转换器(ADC)数据,经处理的数据用以控制功率因数校正(PFC)和谐振LLC变换器。处理器还监控输入线电压(AC),监控自身线电压以及与保护条件相关的输出负载反馈电压,并根据保护功能调节。 所有的信息都会被记录,并在发生中断事件时触发中断。

 

5 处理器运行流程

3.3.1.2 通信接口

与外部主机的通信是通过MFIO引脚进行的,由固件中的处理器处理。主机和设备之间的半双工UART通信数据通过内部UART接口传输。

3.3.1.3 电压电流检测

IDP2303A采样节点多路复用到模数(ADC)模块,以允许设备监控系统行为及其内部行为。电压和电流传感器也多路复用到ADC。每个采样节点对其电压或电流进行采样,并且采样被多路复用到ADC上,在ADC处获得数字并读出。

6显示了多路复用到ADC的采样路径。ADC采样是时间复用到采样节点,由内部处理器管理。时器用于启用和禁用电流检测模块中的采样和保持电路。在每个采样模块内,存在子采样节点,其允许根据每个特定功能来测量。有关详细信息,请参见第4.4.3章和第4.4.4章。

6 电压、电流采样复用至ADC

3.3.2 IC供电电源及高压启动单元

本章介绍了IC供电电源方法以及与图1中高压启动单元相关的功能。高压启动单元支持的功能为:

l  直接交流输入监控与相结合的VCC启动功能(章节3.3.2.1)

l  通过集成的HV启动单元实现X电容放电功能(章节3.3.2.2)

IDP2303A包含四个电源引脚VCCGNDHSVCCHSGNDVCCIC的主要低压电源输入脚。除集成浮动驱动器外的所有内部电路都连接到引脚VCC和引脚GND,且其为公共电源和地。需要引脚VCCGND直接放置电容,以提供适当的IC电源电压滤波。

HSVCCHSGND引脚是集成浮动高端驱动器的电源引脚。高端驱动器由外部自举缓冲电容供电,该电容也需要靠近HSVCCHSGND引脚连接。外部自举电容通过外部自举二极管和电阻充电,它们串联连接到VCC电源。

为了避免启动单元的意外延迟,强烈建议VS引脚上端分压电阻大于8MΩ。

3.3.2.1 直接交流输入监控与相结合的VCC启动功能

引脚HV支持两种主要功能,通过电阻RHV51kΩ)连接整流输入电压(见图8)。

IC处于非活动状态时,集成的HV启动单元在VCC启动阶段期间打开。电流通过内部二极管从引脚HV流向引脚VCC,内部二极管在引脚VCC对电容充电。该电流受到HV启动单元的RHVRDS(on)的限制。一旦引脚VCC上的电压超过VCC开启阈值,就会进入有效工作阶段。

7 直接交流输入上电行为的VCC电压图

8 MFIO引脚的高压检测

在器件内部,整流输入电压监测是通过由一个内部定时器周期性地接通电阻来检测。在定义的时间段之后,定时器在HV启动单元和开关T2上接通非常短的时间。在此短接通时间内,检测RSH两端的电压以估计HV电压(参见图8)。

3.3.2.2 通过集成的HV启动单元实现X电容放电功能

一旦开关电源与AC线路断开,安全标准要求X电容在两秒内放电。通过IDP2303A的专用MFIO引脚以及信号调理电路(图8中的R3R4R5C1ZD1Q1)可密切监视AC波形。

AC检测算法将检查变换器输入端是否存在交流电压。该功能可靠地用于表3中规定的输入电压。一旦电压停止,就会检测到AC拔出事件,并且输入X电容(X-CAP)通过IDP2303A的耗尽单元在引脚HVGND之间放电。 AC拔出检测时间通常在几百毫秒内,最长800毫秒。最大X-CAP电容值2μF的最大放电时间常数约为104ms(见表4),(RHV =51kΩ,IC内部电阻约1kΩ)。因此,根据IEC62368IEC60950X-CAP可在1s内安全放电至ES1SELV限值。

然后将X-CAP放电以满足安全标准。放电电流由外部电阻RHV51kΩ)和RBLD决定(见图8)。X-CAP放电功能是可配置的参数。

3 可靠的交流检测输入电压等级

参数

最小值

最大值

单位

备注

输入电压

90

264

VAC

 

频率

范围1

47

53

Hz

 

范围2

57

63

Hz

 

4 X-CAP放电元件额定值

参数

最小值

最大值

单位

备注

所有XCAP总容值

0.1

2

μF

 

从交流电压到HV引脚的总放电电阻

51

51

kΩ

RHV

3.3.3 具有同步PFC-LLC跳周期操作的待机模式

对于IDP2303AIC通过检测HBFB电压进入待机模式。如果VHBFBt_blk_burst的消隐时间内小于V_burst_enter,则PFCLLC都将立即停止切换。IC进入省电模式,控制器进入待机模式的跳周期暂停阶段。

在待机模式期间,监视HBFB引脚以控制跳周期模式操作。当HBFB电压上升并达到阈值V_burst_on时的突发,或VCC降至VVCC_burst_off以下时,器件将唤醒并开始跳周期模式操作。 LLC跳周期时间t_burst_on_max是恒定的,可通过软启动和软停止进行配置。LLC在完成一个完整跳周期操作转换后,器件将停止切换并进入睡眠模式以节省功耗。

LLC跳周频率f_sw_busrtt_burst_on_max在典型待机功率负载下进行优化,以实现最低输入功率和输出纹波。同时,在超轻负载条件下 (例如在空载条件下)LLC将根据跳周期关闭时间自适应地增加跳周频率。最后,跳周频率被稳定,以便在最大突发关闭时间t_burst_off_max附近调节关断时间。通过设置适当的t_burst_off_maxLLC可以自适应地为不同的负载提供合适的能量并避免反馈环路的深度饱和,这可以减少输出纹波,最小化次级反馈路径的功耗并获得出色的动态负载响应。

当重负载到来时,HBFB电压将上升并达到退出跳周期模式阈值V_burst_exit。然后设备将离开跳周期模式操作。另一个离开跳周期模式条件是跳周关闭时间达到最小跳周关闭时间限制值t_burst_off_min

3.3.4 IC 保护

3.3.4.1 VCC欠压锁定

设置了欠压锁定单元(UVLO),可确保根据引脚VCC上的电源电压定义IC操作的使能和禁用。UVLO包含一个滞环,用于启用IC电压阈值为VVCCon,用于禁用IC电压值为VVCCoff

3.3.4.2 VCC过压保护

在消隐时间t_VCCOVP内,VVCC超过阈值V_VCCOVP时,触发VCC的过压保护。系统进入自动重启模式。

3.3.4.3 过温保护

当内部温度超过过温保护水平T_OTP时,系统进入自动重启模式。如果在自动重启中断时间结束时温度低于T_OTP_reset,则系统退出自动重启模式,并进入启动模式。 否则,如果在自动重启中断时间结束时温度高于T_OTP_reset,则系统将保持自动重启模式。

3.3.4.4 自动重启模式

进入自动重启模式后,IC将停止PFCLLC开关动作并进入睡眠模式。在该自动重启关闭期间,HV启动单元被激活以维持VCC电压。在可配置的自动重启中断时间t_AR之后,IC启动新的启动。

3.3.5 AC检测

此功能用于在待机模式下检测AC拔出条件,并通过固件实现。下图显示了EMI滤波器的配置以及通过检测电路检测输入电压的位置。在正常操作情况下,MFIO引脚可以接收一个与交流电压频率相同的常规脉冲信号。一旦交流电插头拔出,MFIO引脚脉冲将消失,IC将在240ms消隐时间后通过HV引脚启用X-CAP放电功能。

9 EMI滤波器的交流检测电路

3.4 PFC控制器

PFC控制器接通和断开PFC门极驱动器,以便保持所需的母线电压,同时AC输入电流与AC电压近似成比例,从而产生高功率因数和低THD。门极驱动器开关周期分为三个阶段:

l  接通时间tonPFC MOSFET导通,PFC扼流圈电流增加。

l  续流时间tfPFC MOSFET关断,扼流圈电流减小,并通过续流二极管为PFC输出电容充电。

l  等待时间tw,当扼流圈电流减小到零并且在开关MOSFET的漏极-源极电压和辅助绕组处的电压处观察到振荡时开始。

10 GD0引脚上的PFC控制和VSCS引脚上的电压和电流检测

PFC控制器功能如下描述:

5 PFC控制特性

PFC软启动

章节3.4.1

多模式PFC控制

章节3.4.2

PFC保护

章节3.4.3

PFC开环控制保护(PFCOLP)

章节3.4.3.1

PFC电感过流保护(PFCOCP)

章节3.4.3.2

PFC输出过电压保护(PFCOVP)

章节3.4.3.3

PFC输出欠电压保护(OFCUVP)

章节3.4.3.4

PFC交流输入上电保护(PFCBID)

章节3.4.3.5

PFC交流输入掉电保护(PFCBOD)

章节3.4.3.6

PFC长时间连续导通模式保护(PFCCCMP)

章节3.4.3.7

 

3.4.1 PFC软启动

PFC软启动,PI控制器根据参考母线电压和实际PFC母线电压之差来计算导通时间。

为了补偿导通时间和升压功率级的线性依赖性,PI控制器的输出乘以导通时间。 PFC以固定的QR-1操作运行,并且导通时间最短。通过最小导通时间乘以PI控制器的输出,它将使得导通时间的斜率为指数级,以限制开关频率和启动电流。一旦达到所需的PFC母线电压,它就会恢复正常的多模PFC操作。

3.4.2 多模式PFC控制

对于在临界导通模式CrCM下工作的PFCMOSFET在整个AC半周期内以恒定导通时间导通,并且在AC半周期期间关断时间根据所施加的瞬时输入电压而变化。因此,开关频率在每个AC半周期内变化,其中AC输入电压的峰值处对应着最低开关频率,输入电压的过零点附近对应着最高开关频率。当电感电流达到零时,新的开关周期立即开始。CrCM也相当于在第一个电感电流谷底或QR1运行时的准谐振开关动作。CrCM操作的开关周期由下式给出:

𝑇𝑠𝑤 = 𝑡𝑐𝑦𝑐 = 𝑡𝑜𝑛+𝑡𝑜𝑓𝑓                                                                                                                                                                                                 (1)

CrCM是满载运行的理想选择,其中恒定导通时间很长。然而,恒定导通时间在轻载时减小,导致非常高的开关频率,特别是在输入电压的过零点附近。高开关频率会增加开关损耗,导致轻载时效率低下。

IDP2303A中实现的新型多模PFC控制算法可通过选择更多电感电流谷值来实现QR2QR3QR10操作,从而通过在每个开关周期中增加额外延迟来降低开关频率。以这种方式,开关频率被限制在最小值和最大值之间。由QR1QR10操作和DCM组成的多模PFC操作的开关周期由下式给出:

𝑇𝑠𝑤=𝑡𝑐𝑦𝑐+𝑡𝑤                                                                                                                                                                                                                    (2)

11 电流和QR2操作的时序

延迟的引入有助于降低开关频率,但它也会使输入电流波形失真,从而影响PFC THD性能。多模PFC控制还包括一种算法,该算法可逐周期优化所施加的导通时间,从而确保良好的输入电流整形并提高PFC THD性能。

3.4.3 PFC保护

PFC保护为

l  PFC开环控制保护(PFCOLP)    章节3.4.3.1

l  PFC电感过流保护(PFCOCP)    章节3.4.3.2

l  PFC输出过电压保护(PFCOVP)  章节3.4.3.3

l  PFC输出欠电压保护(OFCUVP)  章节3.4.3.4

l  PFC交流输入上电保护(PFCBID) 章节3.4.3.5

l  PFC交流输入掉电保护(PFCBOD) 章节3.4.3.6

l  PFC长时间连续导通模式保护(PFCCCMP) 章节3.4.3.7

3.4.3.1 PFC开环控制保护(PFCOLP)

如果引脚VS处的电压值低于阈值V_OlpPFC,则检测到控制环路断开。如果电压检测回路是高侧开路或输入电压太低,则可能发生这种情况。如果在IC启动时检测到开环,则PFCHB LLC控制器都不会启动。 如果在系统运行期间检测到此开环情况,则系统进入自动重启模式。

3.4.3.2 PFC电感过流保护(PFCOCP)

在转换器系统中,通过PFC分流电阻器RPCS监控通过MOSFET的峰值电流,以最小化MOSFET、电感器LPFC和二极管DPFC的应力。一旦分流电阻两端的电压超过过流阈值V_CS0ocpsetMOSFET门极就会关闭。然后,ZCD信号或PFC最大周期超时信号初始化下一个开关周期。该保护机制在每个开关周期中都有效。

3.4.3.3 PFC输出过电压保护(PFCOVP)

具有两级过压保护方案,其中较慢的母线电压的测量平均值通过固件触发,在阈值OVP1PFC关闭;更快的测量母线电压通过硬件触发,在阈值OVP2PFC关闭。对于OVP1,如果检测到的PFC平均母线电压超过阈值V_OvpSwSetPFC,则PFC将在LLC继续运行时停止开关动作。OVP2由硬件实现,该比较器的阈值固定为V_OvpHwSetPFC = 2.8V。一旦检测到的母线电压超过此阈值达到可配置的滤波器延迟时间,PFC将在LLC继续运行时停止开关动作。 一旦测量的PFC平均母线电压降低并达到参考母线电压V_RefPFCPFC转换器就恢复正常操作。

3.4.3.4 PFC输出欠电压保护(OFCUVP)

PFC欠压保护(UVP)是为避免LLC变换器进入容性工作区的保护。由于是通过检测PFC母线电压来检测UVP,因此将其置于PFC保护功能下。UVP由固件实现,如果测量的PFC平均母线电压在t_UvpBlkPFC消隐时间内低于可配置的UVP阈值V_UvpSetPFC,则检测到PFC欠压。PFC将停止开关动作,LLC将继续开关动作。

3.4.3.5 PFC交流输入上电保护(PFCBID)

PFC 上电保护由固件实现,它利用HV引脚进行AC输入电压采样,以获得更好的输入电压测量。

期望的上电保护的输入电压阈值是V_HVBID。如果VACrms> V_HVBID,则检测到欠压则系统进入启动状态。

3.4.3.6 PFC交流输入掉电保护(PFCBOD)

PFC掉电保护可防止系统在超出正常工作范围的极低输入电压下工作。这有助于在极低的输入电压下保护系统免受高电流应力或器件故障的影响。PFC掉电保护由固件实现,它利用HV引脚进行AC输入电压采样,以获得更好的输入电压测量。

所需的掉电输入电压阈值为V_HVBOD。如果在t_HVBODblank消隐时间之后VAC,rms <V_HVBOD并,则检测到掉电。PFC将停止开关动作,LLC将继续开关动作。

3.4.3.7 PFC长时间连续导通模式保护(PFCCCMP)

PFC启动期间可能会在有限的持续时间内发生连续导通模式(CCM)操作。 仅当在较长时间段内观察到PFC转换器的CCM操作时,才将其视为系统故障。由于旁路二极管短路,超出规范的重负载阶跃或超出正常工作范围的极低输入电压,PFC转换器可能会在较长时间内进入CCM操作。当CCM发生时,PFC扼流圈中的磁化电流在MOSFET导通之前没有机会衰减到零。在达到使MOSFET导通的最大开关周期超时之前,在ZCD信号处不会观察到准谐振振荡。监控没有ZCD振荡的这种开启事件,以保护PFC转换器免于连续CCM操作。长时间CCM保护由固件实现。

在每个采样周期,如果在ZCD信号处观察到任何准谐振振荡之前发生最大开关周期超时,则CCM时间计数器增加1。如果PFC开关周期小于超时周期,则CCM时间计数器减1。一旦CCM时间计数器超过t_CcmpPFC,系统进入自动重启模式。仅当PFC导通时间高于阈值t_OnMinPFC 200ns时,长时间CCM保护才有效。

3.5 半桥LLC控制器

LLC功能如下所述:

6 半桥LLC控制器特性

LLC软起动(时控振荡器TCO)

3.5.1

LLC正常运作(压控振荡器VCO)

3.5.2

TCOVCO频率控制的平滑切换

3.5.3

LLC半桥环路保护

3.5.4

LLC开路控制环路保护(LLCOCLP)

3.5.4.1

LLC过载保护(LLCOLP)

3.5.4.2

LLC过流保护等级1(LLCOCP1)

3.5.4.3

LLC过流保护等级2(LLCOCP2)

3.5.4.4

 

3.5.1 LLC软起动(时控振荡器TCO)

半桥LLC控制器为每个VCC上电进入软启动,并在从某种保护模式恢复时进入软启动,前提是总线电压在适当的范围内。在软启动中,开关频率随着经过的时间(时间控制振荡器- TCO)而变化,如图12所示。

开关频率从最大值开始,随着每512us定义的频率步进变化而减小。 初始频率阶跃变化较大,频率阶跃变化将在每512us逐渐减小,直到达到最小频率阶跃变化值。

一旦软启动开关频率接近自激压控振荡器(VCO)的开关频率输出,外部二次侧LLC母线电压控制器和VCO将接管LLC输出电压的调节。LLC进入正常运行状态。

12 时控振荡器 频率VS时间

3.5.2 LLC正常运作(压控振荡器VCO)

在正常操作期间,压控振荡器(VCO)基于HB反馈电压VHBFB产生HB LLC转换器开关频率fHB。在该控制器中,响应于反馈电压VHBFBHB开关频率fHB的曲线示意如图13所示。

该控制器内的VCO开关周期与反馈电压由三条具有不同压摆率的直线组成。因此,区域II中的VCO具有比区域IIII中更好的频率分辨率。通过这种方式,实现了标称工作点VNomHB周围的精细频率分辨率,既实现宽工作频率范围,同时又实现对重载和轻载的负载变化的快速响应。

13 频率与VCO反馈电压

开关周期曲线由以下关键点定义:反馈原点(0, TMinVCO)VCO轻载(V_LLVCOT_LLVCO),VCO标称点(VNomVCOTNomVCO),VCO重载(V_HLVCOT_HLVCO)和反馈最大点(V_MaxVCOT_MaxVCO)。在该控制器中,所有值均基于VCO标称频率f_NomVCO和标称反馈电压V_NomVCO的因子计算,如下:

最小和最大HB LLC开关频率f_MinVCOf_MaxVCO

𝑓_𝑀𝑖𝑛𝑉𝐶𝑂=𝑘𝑓𝑀𝑖𝑛𝑉𝐶𝑂 .𝑓_𝑁𝑜𝑚𝑉𝐶𝑂                                                                                                                                                                                               (3)

𝑓_𝑀𝑎𝑥𝑉𝐶𝑂=𝑘𝑓𝑀𝑎𝑥𝑉𝐶𝑂 .𝑓_𝑁𝑜𝑚𝑉𝐶𝑂                                                                                                                                                                                             (4)

拐点频率:

𝑓_𝐻𝐿𝑉𝐶𝑂=𝑘𝑓𝐻𝐿𝑉𝐶𝑂 .𝑓_𝑁𝑜𝑚𝑉𝐶𝑂                                                                                                                                                                                                 (5)

𝑓_𝐿𝐿𝑉𝐶𝑂=𝑘𝑓𝐿𝐿𝑉𝐶𝑂 .𝑓_𝑁𝑜𝑚𝑉𝐶𝑂                                                                                                                                                                                                   (6)

反馈电压:

𝑉_𝐻𝐿𝑉𝐶𝑂=𝑘𝑣𝐻𝐿𝑉𝐶𝑂 .𝑉_𝑁𝑜𝑚𝑉𝐶𝑂                                                                                                                                                                                                 (7)

𝑉_𝐿𝐿𝑉𝐶𝑂=𝑘𝑣𝐿𝐿𝑉𝐶𝑂 .𝑉_𝑁𝑜𝑚𝑉𝐶𝑂                                                                                                                                                                                                  (8)

一旦定义了这些点,就通过开关周期与反馈电压的线性插值来计算开关周期,并且产生整个反馈范围内的开关频率曲线,这自然是反馈电压的非线性函数,如图13所示。对于最优的HB LLC操作,频率f_NomVCO应设置为LLC谐振槽的谐振频率,而对应的反馈电压V_NomVCO则在调节反馈范围的中间。

3.5.3 TCOVCO频率控制的平滑切换

内置HB LLC软启动后,输出电压平稳上升,输出电压达到调节范围后,反馈电压VHBFB可用。在启动期间,如果由VCO确定的开关频率等于或高于由TCO确定的开关频率,LLC退出软启动模式并进入正常操作模式,则压控振荡器(VCO)接管频率控制。

3.5.4 LLC半桥环路保护

LLC半桥保护:

l  LLC开路控制环路保护(LLCOCLP)

l  LLC过载保护(LLCOLP)

l  LLC过流保护等级1(LLCOCP1)

l  LLC过流保护等级2(LLCOCP2)

在该控制器中,HB LLC转换器可防止HB开环、过载(OLP)以及过流。

3.5.4.1 LLC开路控制环路保护(LLCOCLP)

由于光电耦合器中的二极管或晶体管处的开路,HB反馈引脚中的开路或IC引脚与光耦合器晶体管源极端子的断开连接,可能发生开路控制环路。在这种情况下,HB反馈VHBFB保持高电平。在软启动结束之后,将反馈电压VHBFB在时间段N_AccHB * t_SrHB的平均值与阈值V_OlpHB进行比较。如果测量值高于时间t_OlpHB的阈值,则触发开环保护并且整个系统进入自动重启模式。系统将停止并且随后的时间间隔为t_AR 在此时间段之后,HB LLC变换器再次使用重新软启动。这就是开环保护。

3.5.4.2 LLC过载保护(LLCOLP)

在正常操作期间HB LLC输出处的过载导致反馈电压VHBFB的上升。一旦反馈电压VHBFBN_AccHB * t_SrHB时间段内的平均值高于阈值V_OlpHB的时间为t_OlpHB,则触发过载保护并且HB控制器与PFC一起进入自动重启模式。HB LLC变换器将停止,并且随后的时间间隔为t_AR。在此时间段之后,HB LLC转换器在此重新软启动。

3.5.4.3 LLC过流保护等级1(LLCOCP1)

LLC OCP1通过硬件比较器和固件处理实现,并在每次LLC开关动作时检查此条件。低侧MOSFET上的分流电阻RHB两端电压被送入CS1引脚。共有三种不同的过电流保护阈值V_Ocp1_normV_Ocp1_burstV_Ocp1_startup以覆盖各种操作条件。

在启动期间应用阈值V_Ocp1_startup,在退出突发模式切换期间应用阈值V_Ocp1_burst以避免OCP1误触发,在正常操作期间应用相对较低的阈值V_Ocp1_norm。如果低侧MOSFET上的分流电阻RHB两端电压超过OCP1阈值,则触发OCP1保护,将当前开关频率增加到f_Ocp1以限制功率。

7 LLC过流保护1参数

参数

符号

单位

备注/测试条件

最小值

典型值

最大值

启动期间LLC OCP1检测2

VOcp1_startup

-

550

-

mV

[2]3

退出跳周期模式期间LLC OCP1检测[3]

VOcp1_burst

-

750

-

mV

1[4]

正常运行模式下的 LLC OCP1检测[5]

VOcp1_norm

-

427.5

-

mV

 

过流保护触发的最大过流次数

NOcp1_max

-

8

-

-

 

如果检测到的电流低于OCP阈值,则LLC开关频率开始降低。在基于HBFB信号计算的LLC开关频率高于OCP1保护定义的开关频率点处,LLC变换器恢复在VCO下控制。如果上述情况连续发生超过N_Ocp1_max次,则会出现严重故障情况,IC将进入自动重启保护模式以保护整个系统。同时,由于OCP1保护期间的功率传输有限,也可以触发开环保护或过载保护进入自动重启保护模式。

3.5.4.4 LLC过流保护等级2(LLCOCP2)

LLC OCP2可以由通过分流电阻的大初级侧电流触发。OCP2由硬件通过OCP2比较器实现。 固件可以读取OCP2硬件的状态,以检测是否发生了OCP2事件以便采取后续操作。 如果分流电阻两端电压高于阈值VOcp2,则系统进入自动重启模式。

3.6 操作流程

在本章中,描述了IC的控制流程。运行流程图如图14所示。

l  IC初始化(第3.6.1节)

l  PFC控制器的操作流程(第3.6.2节)

l  HB LLC控制器的操作流程(第3.6.3节)

3.6.1 IC初始化

如前所述,一旦VCC高于导通阈值,IC就会激活。VCC上电后,IC立即进入初始化状态。在初始化状态下,将正确的设置分配给控制单元,然后启动PFCHB。有关调度程序,请参阅图5

3.6.2 PFC控制器的操作流程

如果禁用PFC,则不会检测到任何PFC相关信号,PFC门极驱动器也不会开关动作,PFC MOSFET门极会主动下拉至地。

启用PFC后,将检查母线电压是否为开环。 如果未检测到开环,则PFC将使用软启动开始运行。

PFC软启动期间,PFC根据ZCDCS0VS处的检测信号开始运行。电压控制环路(PI调节器)保持足够快,PI调节器中积分增加受到限制,以避免输出电压超调过冲。 一旦母线电压接近额定值,PFC就会进入正常工作状态,在此状态下调节以提高功率因数。母线电压调节到其额定值。

PFC保护中,OCP不会导致PFC转换器操作中断,但OVP1OVP2将导致PFC操作的短暂中断。母线电压恢复到额定值后,PFC立即恢复运行。在长时间CCM操作的情况下,PFC进入自动重启状态。在自动重启时间中断后,PFC将使用软启动重新启动。

3.6.3 HB LLC控制器的操作流程

如果禁用HB LLC,则不会检测到任何HB LLC变换器相关信号,高端和低端门极驱动器也不会开关动作。MOSFET门极主动下拉至地。

启用HB LLC后,控制器会根据HB所需的启动母线电压VHBstrt来检查母线电压。在PFC母线达到了HB启动电压后,HB LLC控制器进入软启动状态。在这种状态下,HB LLC转换器的开关频率由TCO控制并随时间降低。将建立输出并在软启动时间tss_max内提供反馈信号。一旦反馈电压达到某一值,即由VCO确定的频率等于由TCO确定的当前频率,控制器进入正常工作状态,然后反馈信号用于VCO的输出调节。

一些故障可能会停止HB操作并导致控制器返回到有效母线电压检查,即有母线欠压或HB自动重启时间中断后的软启动状态以及开环或过载故障工况。

在过流保护2OCP2)的情况下,HB LLC转换器进入系统自动重启模式。

14 控制器通用操作流程

该控制器内集成了一整套保护功能,用于PFCHB LLC转换器。其中一些只对PFCHB LLC产生影响,而有些则影响控制器的其他部分。 该信息总结在表8和表9中。

8 PFC保护(若使能)

保护

PFC转换器效果

HB转换器效果

母线过压保护1

VVS> V_OvpSwSetPFC:封锁门极信号;

VVS <V_RefPFC:释放门极信号

无影响

母线过压保护2

VVS> V_OvpHwSetPFC:封锁门极信号

VVS <V_RefPFC:释放门极信号

无影响

母线欠压

VVS <V_UvpSetPFC=:停止运行

VVS <VUvpSetPFCLLC继续切换

VS开路保护

VVS <V_OlpPFCPFC不启动

PFC不启动

PFC过流保护

VCS0> t_OcpLebPFCV_CS0ocpSet:立即封锁门极驱动;

ZCDt_maxPFC触发的下一次门极导通

无影响

PFC最小开通时间

PFC调节器开通时间ton  < t_OnMinPFC:封锁门极信号

ton > t_OnMinPFC:释放门极信号

无影响

PFC最大开通时间

ton>t_OnMaxPFCton = tOnMaxPFC

无影响

PFC上电

VACrms > V_HVBID:进入启动

无影响

PFC掉电

VACrms <V_HVBOD:在t_HVBODblank的消隐时间后,停止PFC操作

LLC继续开关动作

PFC长时CCM保护

CCM运行时间超过t_CcmpPFC:系统自动重启

9 LLC保护(若使能)

保护

PFC转换器影响

HB转换器影响

HB过流保护1

VCS1> V_OCP1N_Ocp1_max次:系统自动重启

HB过流保护2

VCS1> V_OCP2:系统自动重启

HB开路控制环保护

VHBFB> V_OlpHBt_OlpHB时间:系统自动重启

HB 过载保护

3.7 保护特性概览

下表提供了有关完整保护功能集的概述。 针对触发保护功能的情况列出了相应的默认操作。如果应用程序要求表8中的项目有不同的行为,请联系英飞凌代表。

保护功能

符号

默认动作

描述章节

VCC欠压锁定

ULVO

PFC LLC停止转换

章节3.7.1

VCC过压保护

VCCOVP

自动重启

章节3.7.2

通过内部测温装置的超温保护

OTP

自动重启

章节3.7.3

PFC控制回路开路保护

PFCOCLP

自动重启

章节3.4.3.1

PFC 电感过流保护

PFCOCP

PFC立即停止转换

章节3.4.3.2

PFC 输出过压保护

PFCOVP

PFC 停止转换

章节3.4.3.3

PFC 输出欠压保护

PFCUVP

PFC 停止转换 LLC 继续转换

章节3.4.3.4

PFC 交流输入上电保护(PFCBIP)

PFCBIP

IC 在超过阈值后开始转换工作

章节3.4.3.5

PFC 交流输入掉电保护

PFCBOP

PFC 停止转换 LLC 继续转换

章节3.4.3.6

PFC 长时连续导通模式保护

PFCCMP

自动重启

章节3.4.3.7

LLC 控制回路开路保护

LLCOCLP

自动重启

章节3.5.4.1

LLC过载保护

LLCOLP

自动重启

章节3.5.4.2

LLC1级过流保护

LLCOCP1

频率增加

章节3.5.4.3

LLC 2级过流保护

LLCOCP2

自动重启

章节3.5.4.4

3.7.1 欠压保护

实现了欠压锁定单元(UVLO),可确保根据引脚VCC的电源电压定义IC操作的使能和禁用。UVLO包含滞环电压,电压阈值为VVCCon,启用ICVVCCoff阈值用于禁用IC

一旦施加了输入电压,电流就会通过集成二极管流入外部电阻到引脚HV,再到引脚VCC。一旦VCC超过阈值VVCConIC就会被使能,如果没有检测到故障条件,则进入正常操作。在此阶段,VVCC将下降,直到通过辅助绕组的自供电接管VCC引脚的电源。因此,在VVCC低于VVCCoff阈值之前,必须通过辅助绕组自供电。

3.7.2 VCC过压保护

在引脚VCC上实现了过压检测。 检测功能包括阈值V_VCCOVP和消隐时间t_VCCOVP。一旦在引脚VCC触发过压保护,IC就会被禁用。

3.7.3 通过内部测温的超温保护

实施过温保护,一旦超过内部温度水平T_OTP,就会启动热关断。随后,如果温度下降并达到复位值T_OTP_reset,设备将恢复至软启动。

3.8 固定参数以及可配置参数

在本章中,将给出所有固定和可配置的参数。下表中显示的参数列表是默认值,并已在参考设计系统中验证。

3.8.1 固定参数

以下参数是固定的,不能更改。

11  通用参数

参数符号

参数说明

引脚

固定值

单位

V_VCCOVP

VCC过压保护

VCC

23.5

V

t_HVBODBlank

AC 掉电消隐时间

-

120

ms

T_OTP

IC 超温保护值

-

125

°C

T_OTP_reset

IC 超温保护重置值

-

90

°C

12  PFC参数

参数符号

参数说明

引脚

固定值

单位

V_OlpPFC

PFC 开路电压

VS

0.39

V

V_startup

PFC启动电压

VS

0.59

V

V_RefPFC

PFC正常控制电压

VS

2.45

V

t_ZCDfilter

PFC ZCD 滤波时间

ZCD

160

ns

t_ringsup

PFC振铃抑制时间

ZCD

400

ns

n_valley_min

多模式下最小 PFC 谷数

-

1

-

n_valley_max

多模式下最大谷数

-

10

-

t_CcmpPFC

PFC连续导通模式保护消隐时间

-

60

ms

t_maxPFC

PFC 最长转换周期

-

40

μs

t_OcpLebPFC

过流保护消隐时间

CS0

0

s

 

 

 

13 LLC参数

参数符号

参数说明

引脚

固定值

单位

Step_LLC_VCO_decrease

LLC VCO频率衰减频数

HBFB

6

1/fMCLK

Step_LLC_VCO_increase

LLC VCO频率上升频数

HBFB

6

1/fMCLK

t_Ocp1_leb

LLC 过流保护1的消隐时间

CS1

0.4

μs

Slope_after OCP1

LLC 1级过流保护事件后软启动斜率

CS1

80

ns/32μs

V_burst_on

LLC 跳周期模式半桥反馈电压

HBFB

1.65

V

t_Ocp1_blk_Leave_burst

LLC 跳周期转正常期间1级过流保护消隐时间

CS1

200

ms

t_ss_max

LLC软启动最长持续时间

-

131

ms

3.8.2 可配置参数

14 以下参数已定义且可以配置,常规参数

参数符号

参数描述

引脚

默认值

范围

单位

V_HVBID

AC 上电

HV

70

1255

Vac

V_HVBOD

AC 掉电

HV

60

1255

Vac

t_AR

自动重启中断时间

-

2000

102088

ms

t_VCCOVP

VCC过流保护消隐时间

-

2

117

ms

15 PFC参数

参数符号

参数描述

引脚

默认值

范围

单位

V_GD0H 1

PFC GD0 驱动电压

GD0

10.5

4.5 ~ 15

V

I_GD0H [6]

PFC GD0 驱动电流

GD0

0.156

0.087 ~ 0.36

A

V_UvpSetPFC

PFC欠电压值

VS

1.77

0.1 ~ 2.3

V

V_RefPFC_burst

PFC 跳周期控制电压

VS

2.26

0.1 ~ 2.3

V

V_HBstrt

LLC进入软启动电压

VS

2.05

0.1 ~ 2.3

V

t_UvpBlkPFC

PFC母线欠压消隐时间

VS

3

0.128 ~ 8388

ms

t_ovc

PFC过电压过滤(死区)时间

VS

10000

0 ~ 31500

ns

V_OvpSwSetPFC

PFC过电压值

VS

2.572

2 ~ 2.8

V

V_OvpSwClearPFC

PFC过电压清除值

VS

2.45

2 ~ 2.8

V

V_CS0ocpSet [7]

PFC过流电压

CS0

0.6

0.05 ~ 1.15

V

f_sw_max_pfc

PFC最大转换频率

-

120

1 ~ 300

kHz

f_sw_min_pfc

PFC最低转换频率

-

60

1 ~ 300

kHz

svp_startup

PFC PIT1 P-coe 在启动阶段

-

4

0 ~ 7

-

svp

PFC PIT1 P-coe

-

6

0 ~ 7

-

svi

PFC PIT1 I-coe

-

7

0 ~ 7

-

svt

PFC PIT1 T-coe

-

4

0 ~ 7

-

t_OnMinPFC

PFC最小导通时间

-

0.1

0.016 ~ 63.98

μs

t_OnMaxPFC

PFC最大导通时间

-

20

0.016 ~ 63.98

μs

 

16 LLC参数

参数符号

参数描述

引脚

默认值

范围

单位

V_GD1H [8]

LLC GD1驱动电压

GD1

10.5

4.5 ~ 15

V

I_GD1H 1

LLC GD1驱动电流

GD1

0.12

0.026 ~ 0.12

A

V_burst_enter

LLC 进入跳周期模式时半桥反馈电压

HBFB

0.2

0.1 ~ 2.3

V

V_burst_exit

LLC离开跳周期模式时半桥反馈电压

HBFB

1.75

0.1 ~ 2.3

V

V_OlpHB

LLC 开路 / 过载保护电压

HBFB

2.1

0.1 ~ 2.3

V

V_HLVCO

LLC VCO 重载电压

HBFB

2.0

0.1 ~ 2.3

V

V_LLVCO

LLC VCO轻载电压

HBFB

0.6

0.1 ~ 2.3

V

f_MaxVCO

LLC VCO 最大频率

-

270

1 ~ 300

kHz

f_LLVCO

LLC VCO 轻载频率

-

130

1 ~ 300

kHz

f_NomVCO

LLC正常工作频率

-

110

1 ~ 300

kHz

f_HLVCO

LLC VCO重载频率

-

90

1 ~ 300

kHz

f_MinVCO

LLC VCO 最低频率

-

70

1 ~ 300

kHz

f_sw_burst_start

LLC跳周期模式启动频率

-

130

80 ~ 300

kHz

f_sw_burst_stop

LLC跳周期模式结束频率

-

130

80 ~ 300

kHz

f_sw_burst

LLC 跳周期模式下转换频率

-

90

50 ~ 200

kHz

f_MaxTCO

LLC 最大软启动频率

-

270

100 ~ 300

kHz

V_Ocp1_norm [9]

LLC稳定状态下1级过流电压

CS1

0.4275

0.05 ~ 1.15

V

V_Ocp1_start 2

LLC 软启动时过流电压

CS1

0.55

0.05 ~ 1.15

V

V_Ocp1_burst 2

LLC跳周期模式1级过流电压

CS1

0.75

0.05 ~ 1.15

V

N_Ocp1_max

LLC 最大1级过流超限次数

CS1

8

1 ~ 255

-

f_Ocp1

LLC1级过流期间转换频率

CS1

200

100 ~ 600

kHz

t_burst_off_min

最小跳周期离开时间

2

 

0.08 ~ 20.4

ms

t_Ocp1_blk_startup

LLC启动期间从启动阈到低阈时1级过流保护消隐时间

-

200

0.032 ~ 2097

ms

t_Ocp1_release

LLC 1级过流保护释放失效时间

CS1

100

0.032~ 2097

ms

t_Ocp1_filter

LLC 1级过流保护消隐滤波时间

CS1

0

0 ~ 984

ns

t_blk_Ocp2

LLC 2级过流保护消隐时间

CS1

0

0 ~ 8

ms

t_Ocp2_filter

LLC2级过流保护滤波消隐时间

CS1

110

0 ~ 984

ns

t_dead_llc

LLC死区时间

-

0.5

0.0157~0.984

μs

t_OlpHB

LLC 开路/ 过载保护死区(消隐)时间

-

100

0.032 ~ 2097

ms

t_blk_burst

进入跳周期模式消隐(死区)时间

-

20

0.032 ~ 2097

ms

Slope_TCO_init

LLC 软启动初始斜率

-

0.85

0.0157 ~ 3.984

μs/

128 μs

Slope_TCO_min

LLC 软启动最小斜率

-

0.36

0.0157 ~ 3.984

μs/

128 μs

N_burst_sstart

LLC软启动步数

-

2

1 ~ 218

 

N_burst_sstop

LLC软停止步数

-

2

1 ~ 218

 

T_burst_on_max

LLC 跳周期时间(不包括软启动时间)

-

64

32 ~ 8160

us

Slope_burst_leave

LLC 离开跳周期时软启动斜率

HBFB

2.74

0.0157 ~ 3.984

μs/

128 μs

High_limit Burst_off_time

跳周期间自适应最低频率跳周期off时间上限

-

80

20 ~ 200

ms

4. 电气特性

所有的信号都是相对于地GND引脚测量的。但有例外,引脚HSVCCHSGD上的高侧信号,相对于引脚HSGND测量。 如果不违反其他额定值,则电压水平有效如果不违反其他额定值,则电压有效。

4.1 绝对最大额定值

应力高于下列值可能会导致设备永久性损坏。超出于绝对最大额定值条件下可能会影响器件的可靠性。最大额定值是绝对额定值;超过这些数值中的任何一个都可能对设备造成不可逆转的损坏。这些值在生产测试期间不会被测试。出于同样的原因,确保在组装应用电路之前,将连接到引脚VCCHSVCC的任何电容器放电。

17 绝对最大额定值

参数

符号

限制值

单位

备注

最小值

最大值

VCC引脚外部电源电压

VVCCEXT

-0.5

26

V

 

GDx引脚电压

VGDx

-0.5

VVCC + 0.3

V

 

结点温度

TJ

- 40

125

°C

 

存储温度

TS

- 55

150

°C

 

焊接温度

TSOLD

260

°C

波峰焊接 1

封闭能力

ILU

150

°C

2 Pin voltages acc. to abs. max. ratings

HBM 防静电能力

VHBM

2000

V

3

CDM 防静电能力

VCDM

500

V

4

pin MFIO, HBFB, VS, CS, ZCD 输入电压限值

VIN_DC

- 0.5

3.6

V

 

pin ZCD CS 最大恒定钳位电流

–ICLN_DC

2.5

mA

RMS

pin ZCD CS最大瞬态钳位电流

–ICLN_TR

10

mA

脉冲< 500ns

ZCD最大瞬态输入负电压

–VIN_ZCD

1.5

V

脉冲< 500ns

CS最大瞬态输入负电压

–VIN_CS

3.0

V

脉冲< 500ns

CS最大恒定钳位正电流

ICLP_DC

2.5

mA

RMS

CS最大瞬态钳位正电流

ICLP_TR

10

mA

脉冲< 500ns

pin HV 最大电压

VHV

-0.3

600

V

 

pin HV 最大电流

IHV

10

mA

 

pins HS 最大电压

VHSx

-650

+650

V

隔离电压, 参考电位: IC GND

1 依据JESD22-A111 Rev A.

2 封闭能力依据JEDEC JESD78DTA= 85°C.

3 HBM防静电能力依据 ANSI/ESDA/JEDEC JS-001.

4 CDM 防静电能力依据 JESD22-C101F.

4.2 封装特性

18 封装特性

参数

符号

限制值

单位

备注

最小值

最大值

热阻

RthJA

-

119

K/W

 

HVGND相关引脚之间的爬电距离

DCRHV

2.1

-

mm

 

HSGNDGND相关引脚之间的爬电距离

DCRHS

2.1

-

mm

 

4.3 运行范围

19 运行范围

参数

符号

限制值

单位

备注

最小值

最大值

接点温度

TJ

-40

125

°C

 

VCC最低电压限值

VVCC

VUVOFF

V

 

VCC pin外部电源电压

VVCCEXT

24

V

 

栅极驱动电压

VGD

-0.5

VVCC + 0.3

V

 

4.4 直流电气特性

在规定的电源电压和结温范围TJ-40°C125°C)内,电气特性涉及的范围。典型值表示与TA = 25°C相关的中值。 所有电压均指GND,假设电源电压为VVCC = 18 V,否则无法指定。并非所有表中给出的值都在生产测试期间进行测试。未测试的值将明确标记。

4.4.1 电源特性

20 电源电气特性

参数

符号

单位

注意/测试条件

最小值

典型值

最大值

VCC 开启电压阈值

VVCCon

19

20.5

22

V

dVCC/dt = 0.2 V/ms

VCC 通门正常模式下有效电流

IVCCactive

18

mA

 

VCC关断阈值1

VVCCoff

7.12

7.5

7.88

V

 

VCC跳周期关闭模式关断电压阈值2

VVCCoff_burst_off

9.97

10.5

11.03

V

VCC跳周期关闭模式关断电压阈值2

VCC 跳周期off模式静态电流2,不包括HBFB pin3 电流消耗

IVCC_burst_off

0.6

1.4

mA

Tj ≤ 85°C

 

3.3

mA

Tj ≤ 125°C

IC 电源休眠电压阈值

VVCC_PD

5.7

6

6.3

V

 

VCC 电源休眠模式静态电流

IVCC_PD

5

20

40

μA

VVCC<VVCC_PD(min)–0.3V

1 VCC 关断:IC欠压锁定且启动单元开启。

2 跳周期开启和跳周期关闭模式都处于跳周期模式,而在跳周期on模式下IC的电流消耗与正常模式相同,处理器在跳周期关闭模式下关闭(参见图4)。

3 跳周期关闭模式下总电流 = IVCC_burst_off + VHBFB_open/RHBFB_PU, 参考图3HBFB 引脚的内部电路连接

4.4.2 MFIO引脚特性

21 MFIO引脚电气特性

参数

符号

单位

注意/测试条件

最小值

典型值

最大值

输出低电压

VOL

0.8

V

IOL = 2 mA

输出高电压

VOH

2.2

V

IOH = –2 mA

输出吸收电流

IOL

2

mA

 

输出源电流

-IOH

2

mA

 

输出上升时间 (0 → 1)

tRISE

25

ns

20pF负载,推挽输出 1

输出下降时间 (1 → 0)

tFALL

25

ns

20pF负载,推挽输出 1

1)  未经生产测试。

4.4.3 HBFB引脚特性

22  HBFB引脚的电气特性1

参数

符号

单位

注意/测试条件

最小值

典型值

最大值

HBFB开路电压

VHBFB_open

3.04

3.20

3.36

V

 

上拉电阻

RHBFB_PU

22

 

上拉电阻容差

ΔRHBFB_PU

± 20

%

 

1)  未经生产测试。

2)  该斜率表示具有最小输入电压的开关模式电源的使用情况。

4.4.4 电流采样输入CSx引脚特性

23  CSx引脚的电气特性

参数

符号

单位

注意/测试条件

最小值

典型值

最大值

OCP2阈值电压

VOCP2

1.2

V

 

OCP2阈值容差

ΔvOCP2

± 5

%

分压容差

OCPOCP1阈值容差

ΔvOCP1

± 6.2

%

 

VCSxVCSxOCP1跨越到CSx_OCP1上升沿,1.2V范围的延迟

tCSOCP1

20

320

620

ns

1输入信号斜率dVCS / dt = 10 mV /μs2

90

170

250

ns

1输入信号斜率dVCS / dt = 150 mV /μs2

90

140

210

ns

1输入信号斜率dVCS / dt = 300 mV /μs2

1)      未经生产测试。

2)      该斜率表示具有最小输入电压的开关模式电源的使用情况。

4.4.5 过零输入ZCD电气特性

19 过零比较器特性

参数

符号

单位

注意/测试条件

最小值

典型值

最大值

过零电压阈值

VZCTHR

15

40

70

mV

 

比较器的传输延时

tZCPD

30

50

70

ns

dVZCD/dt=4V/μs

输入电压负箝位电平

–VINPCLN

140

180

220

mV

 

4.4.6 门极驱动引脚GDx电气特性

20 门极驱动引脚GD0GD1电气特性

参数

符号

单位

注意/测试条件

最小值

典型值

最大值

APD低电压

(当设备没有动力或不启用栅极驱动器时,主动拉低)

VAPD

1.6

V

IGDx = 5mA 1

RPPD容差

ΔRPPD

± 25

%

栅极驱动器内的永久pull-down电阻

GD0 驱动输出低阻抗

RGDL

4.4

Ω

TJ ≤ 125°C, IGD = 0.1 A

GD1驱动输出低阻抗

RGDL

7.0

Ω

TJ ≤ 125°C, IGD = 0.1 A

输出电压容差

ΔVGDxH

±5

%

if VGDH > 10V 设计选项容差

轨对轨输出高电压

VGDxHRR

VVCC - 0.5

VVCC

V

if VVCC < VGDH设计),在高态输出

PWM 模式输出高电流容差

ΔIGDxH

±15

%

 

GD0放电电流

IGD0DIS

800

mA

VGD = 4 V 且低态驱动1

GD1放电电流

IGD1DIS

500

mA

VGD = 4 V且且低态驱动1

输出低反向电流

-IGDREVL

100

mA

if VGD < 0 V且低态驱动1

PWM模式输出高反向电流

IGDREVH

1/6 of IGDH

mA

if VGDxH < VGD且高态驱动1

1)  未经生产测试。

4.4.7高压引脚(HV)电气特性

21 GDx引脚电气特性

参数

符号

单位

注意/测试条件

最小值

典型值

最大值

HV引脚漏电流

IHVleak

10

μA

VHV = 600 V

HV 启动单元关闭

bleeding(漏流)路径 电阻值

RHV_discharge

200

1000

Ω

VIN GND 之间的全部电阻值

VCC电容充电电流能力

ILD

3.2

5

7.5

mA

VVCC < VVCCon -0.3V

4.4.8 VS引脚电气特性

27 VS引脚电气特性

参数

符号

限值

单位

备注/测试条件

最小值.

典型值

最大值

输入漏电流, pull装置

|ILK|

200

nA

VVS ≤ 2.9V 1

PFC 2级过压保护电压,OVP2

VOvpHwSetPFC

2.70

2.8

2.90

V

 

1)        TA=25℃,用防护频带验证衬垫泄漏。

4.4.9 HSGD引脚特性

在给定规定电源电压和节点温度范围的情况下(TJ-40℃+125℃之间),电气特性涉及的某些值的范围。典型值是在TJ = 25℃下取的中位值。在没有特别说明情况下,所有电压都参考HSGND接地电位,且假定VHSVCC = 14 V

28 HSGD引脚电气特性

参数

符号

限值

单位

备注/测试条件

最小值

典型值

最大值

工作电压等级

VHSVCC

24

V

VHSVCCon, VHSVCCoff定义最小限值

HSVCC开启电压阈值

VHSVCCon

8.7

9.2

9.7

V

 

HSVCC关闭电压阈值

VHSVCCoff

6.2

6.7

7.2

V

 

HSVCC 开启/关闭迟滞电压

VHSVCChy

2

2.5

3

V

 

低态输出电压

 

VHSGDlow

25

100

mV

IHSGD = 20 mA (sink)

125

500

mV

IHSGD = 100 mA (sink)

-VHSGDlow

25

100

mV

IHSGD = -20 mA (src)

高态输出电压

VHSGDhigh

10

11

12

V

IHSGD = -20 mA (src)

7

V

IHSGD = -20 mA (src) VHSVCC = 8 V

主动关闭输出电压

VHSGDuvlo

25

200

mV

IHSGD = 20 mA (sink) VHSVCC = 5 V

输出低阻抗

RHSGDLS

5

Ω

IHSGD = 20 mA (sink)

源电流峰值

IHSGDpksrc

0.13

0.52

A

1

吸收电流峰值

-IHSGDpksnk

0.45

1.3

A

1

输出低反向电流

-IHSGDREVL

100

mA

if VHSGD < 0 V 且低态驱动1

2V < VHSGD < 8V上升时间

tHSGDrise

20

60

140

ns

CLOAD = 3.3 nF,

RLOAD = 6.8 Ω 1

8V > VHSGD > 2V下降时间

tHSGDfall

4

20

40

ns

CLOAD = 3.3 nF,

RLOAD = 6.8 Ω 1

1)      未经生产测试。

 

5. 包装信息

15  PG-DSO-16

请阅读“入门指南”以了解如何在此模板中使用宏和样式。

注意:

1.您可以在我们的英飞凌网页产品中找到我们的所有包装,各种包装和其他包装:

http://www.infineon.com/products

2.尺寸以毫米为单位

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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样片/样机购买网址:powernxp.taobao.com

公司总部地址:广东省深圳市龙华和平路桦润馨居B21单元402

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如对内容有建议或是异议,请联系深圳万正芯源有限公司,或是邮件发送至 eric@allgpc.com ,微信公众号:allgpc

 

 



[1] 有关保护机制的更多详细信息,请参阅第4.7章。

[2] 此设置是特定于应用的,并根据应用进行相应更改, 申请变更时请检查设定。

[3] 仅在启动和跳周期模式期间触发电压电平。

[4] 参数未在生产测试中测试。

[5] 仅适用于正常操作。软启动和跳周期模式未触发电压电平。

[6] 参考5.4.6限值内容

[7] 参考5.4.4限值内容

[8] 参考5.4.6限值内容

[9] 参考5.4.4限值内容