万正芯源声明

 

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万正芯源声明................................................................................................................................... 1

       ............................................................................................................................................ 3

特点.................................................................................................................................................. 6

应用场合........................................................................................................................................... 7

一般描述........................................................................................................................................... 8

引脚配置和功能描述..................................................................................................................... 8

1.2 引脚配置.............................................................................................................................. 9

1.3 引脚设置............................................................................................................................ 10

1.4 引脚功能............................................................................................................................ 10

性能描述..................................................................................................................................... 15

2.1  启动................................................................................................................................... 15

2.2  软启动............................................................................................................................... 15

2.2  频率设定........................................................................................................................... 16

2.3.1 ICL5102最大开关频率fmax..................................................................................... 16

2.3.2 ICL5102最小开关频率fmin(在最大负载时)......................................................... 16

2.3.3 在进入突发工作模式之间的最大开关频率fmAx...................................................... 16

2.3.4 计算RRF以及RBM.................................................................................................. 16

2.3.5 最小频率典型值和电阻的关系................................................................................. 17

2.4  突发工作模式.................................................................................................................... 17

2.4.1 突发工作模式介绍................................................................................................... 17

2.4.2 突发工作模式禁用................................................................................................... 19

2.4.3 突发脉冲时的功率限制............................................................................................ 19

2.4.4 进入突发工作模式................................................................................................... 20

2.4.5 突发导通(脉冲链/串)-电压模式设计................................................................... 21

2.4.6 突发导通(脉冲链/串)阶段I-软启动开通(定频)............................................... 22

2.4.7 突发导通(脉冲串/链)阶段II-频率爬升................................................................. 23

2.4.8 突发导通(脉冲串/链)阶段III-突发脉冲功率限制................................................. 24

2.5 突发工作模式退出.............................................................................................................. 27

2.5.1  退出情况1:在突发模式关断时负载阶跃(休眠时)............................................ 27

2.5.2  退出情况2:在突发模式脉冲(串/链)时负载变换............................................... 28

2.5.3  退出情况3:在突发模式脉冲时由于负载过高而超时............................................ 29

2.5.4  退出情况4:突发模式脉冲占空比改变(由于大的负载存在).............................. 29

2.6  容性负载检测和控制......................................................................................................... 30

2.6.1 容性负载检测........................................................................................................... 31

2.6.2 容性开关控制........................................................................................................... 31

2.7 过电流控制,以及反向过电流检测.................................................................................... 32

2.7.1 过电流控制.............................................................................................................. 32

2.7.2 反向过电流检测....................................................................................................... 33

2.8  自适应死区时间................................................................................................................ 33

2.9  PFC转换器(预调节器)....................................................................................................... 35

2.9.1 PFC流限制........................................................................................................... 35

2.9.2 等待周期模式(WCM)以及临界导通模式(CritCM................................................. 35

2.9.3 通过ZCD信号优化THD............................................................................................ 37

2.9.4 PFC母线电压检测.................................................................................................... 38

2.9.5 PFC控制器构架........................................................................................................ 38

气泡图......................................................................................................................................... 40

4 故障分析矩阵............................................................................................................................... 40

5 电气特性...................................................................................................................................... 42

5.1 绝对最大值................................................................................................................................ 42

5.2 工作范围............................................................................................................................ 44

5.3 电源供电部分..................................................................................................................... 45

5.4 PFC部分特性..................................................................................................................... 46

5.4.1 PFC电流检测:PFCCS............................................................................................... 46

5.4.2 PFC零电流检测 PFCZCD........................................................................................ 46

5.4.3 PFC总线电压检测:PFCVS....................................................................................... 46

5.4.4 PFC PWM驱动.......................................................................................................... 47

5.4.5 PFC门极驱动:PFCGD.............................................................................................. 47

5.5 反向器/低端侧特性............................................................................................................. 48

5.5.1 低端侧电流检测 LSCS............................................................................................ 48

5.5.2 低端侧驱动:LSGD................................................................................................... 49

5.5.3 反向器工作频率:RF................................................................................................ 50

5.5.4 突发/间隙工作模式:BM......................................................................................... 50

5.5.5 输入欠压检测:BO.................................................................................................. 51

5.5.6 OVP过电压保护....................................................................................................... 51

5.5.7 NTC过温保护OTP.................................................................................................... 51

5.5.8 高端侧驱动:HSGD.................................................................................................. 51

5.6 死区时间选择..................................................................................................................... 52

6 封装图.......................................................................................................................................... 53

7 版本历史...................................................................................................................................... 53

8 参考资料...................................................................................................................................... 53

深圳万正芯源有限公司联系方式................................................................................................ 54

10 万正芯源版权声明...................................................................................................................... 54

 

 

 

文档标题:Infineon英飞凌-ICL5102 PFC+LLC第二代谐振控制器规格书解读-中文翻译 V2 20180602

 

 

 

注:

l  1:本资料中的burst mode可以理解为 突发工作模式,或是跳周期模式,间歇工作模式,翻译中基本用突发工作模式代替

l  2Brown in/Brown Out:理解为AC电网侧线电压输入欠压/跌落(BI),以及由此带来的电压恢复功能(BO)

l  3:本资料中红色字体是需要修正或是进一步讨论的内容

 

 

原文资料版本:2018-05-18 V1.0 (by Infineon)

中文版本:2018-06-02  V1  (eric@allgpc.com)

 

 

特点

n    最大1.3MHz软启动频率

n    500KHz 可调工作频率

n    集成了PFCHB半桥控制

n    支持全电压范围(70VAC-325VAC)和宽范围输出

n    极少的外面元件可以实现高性价比设计

n    所有的参数仅靠电阻来设定

n    结温范围  -40 - 150

n    全面且完善的保护功能

n    启动时间<500Ms,启动电阻<100A

n    功率因数>0.99, THD<5%

n    效率高达94%以上

n    有源突发工作模式,轻载待机功耗小<300Mw,具有使能/禁用突发模式功能

n    3段自适应软启动时间

n    AC掉电欠压检测

n    在额定负载下工作于临界操作模式,在负载低至0.1%时工作于切换到WCM模式

n    改进的THD补偿电路

n    PFC电流限值可以调节

n    集成650V高压侧驱动

n    自适应死区时间调节 250nS-750nS

n    短路保护,容性模式检测,过载,输出过电压,过热保护(通过NTC),浪涌保护,所有保护后都是进入自动重启

n     

应用场合

n    AC-DC电源,平板电视,适配器

n    LED驱动,如商用或家用照明系统,>50W功率等级

n    LED灯具集成控制器

 

 

WCW模式即为: wait cycle mode 即为等周期模式,这是DCM下用于THD优化的工作方式

一般描述

ICL5102是用于LED谐振变换器。PFC级工作于边界模式和WCM模式,这样支持轻载工作。IC内部集成了高压/端侧和低压/端侧驱动器,这样可以减少外部元件的数量,实现小型化设计。ICL5102的参数仅靠简单的调节电阻来实现,这样即为最理想化的简易设计方式。完善的保护特性,当控制器检测到了故障后系统实现自动重启,这样可以保护驱动器和 负载。图1即为典型的LCC谐振变换器原理图(恒压输出)。

 

1 一般LCC应用电路图

引脚配置和功能描述

PG-DSO-16封装

2 引脚配置

 

1.2 引脚配置

符号

引脚

功能

LSGD

1

低端侧驱动

LSCS

2

低端侧电流检测

VCC

3

芯片供电

GND

4

IC

PFCGD

5

PFC驱动

PFCCS

6

PFC电流检测

PFCZCD

7

PFC过零检测

PFCVS

8

PFC电压检测

RF

9

工作频率设定

BM

10

突发工作模式设置

OTP

11

过温保护

BO

12

欠压保护

OVP

13

过电压保护

HSGND

14

高端侧地

HSVCC

15

高端侧供电

HSGD

16

高端侧驱动

 

1.3 引脚设置

ICL5102典型的应用下(PFC+LLC),各引脚配置如图3所示:

3 引脚设置

 

1.4 引脚功能

1 各引脚功能详细描述如下

符号

引脚

功能

LSGD

1

低端侧驱动

此引脚决定半桥谐振变换器的低端侧驱动。在欠压锁定时其电压为一有源低电压,而在正常工作时,最大电平限值为11V。为了让MOSFET开启缓慢(减少di/dt),门极驱动从低电平转换到高电平的开启上升时间一般为275ns以内,而为了快速关断,关断时间小于50ns。这样不同的开通关断时间可以这样的方法来实现:用在IC驱动和MOSFET之间,串联一个二极管和电阻即可。一般电阻典型值为10Ohm,这样即可以避免驱动振荡并可以减少在关断时的损耗(门极电容放电产生的损耗),最大门极电容不能超过Gg=1.8nFLSGDHSGD驱动信号之间的死区时间是自适应调节,范围为250ns-750ns

LSCS

2

低端侧电流检测

此引脚连接到低端侧MOSFET的源极和地之间(并联于采样电阻)。由于此引脚IC内部存在钳位和滤波电路,所以无需额外的滤波元件。

每半个周期进行检测,第一阈值电平为0.8V。如果达到这个电平的话,过电流控制电路会提高工作频率直到此电压低于0.8V。如果达到最大频率时,这个信号电压仍然超过0.8V(时长大于50ms)的话,系统认为是发生了过电流并自动重启系统。

如果检测电流超过第二个阈值1.6V并且时间超过500Ns的话,芯片会关掉半桥MOSFET开关。如果信号超过5Us,控制器会关断并重启系统。在此引脚还有其他不同的阈值用来检测容性工作模式。如果在高端侧驱动为高电平之前,此引脚电压为-50mV 以下时,侧认为出现故障状态(工作于谐振之下)

这个1.6V的阈值还可以检测短时间的过电流(在高侧端MOSFET导通过程中的时候,如二极管反向恢复电流)。如果其中的一个比较器阈值检测到故障条件并时长超过620nsIC会关断门极驱动并切换到故障模式(由于检测到了容性工作模式-非零电压开关)。详见2.6章节。

-50mV的阈值同时也可以用来调节高/低侧驱动的关断和导通死区时间,大小为250ns-750ns,在所有工作模式下都有效。详见2.8章节。

如果在一个周期的7%时间内,50mV的阈值没有达到的话,会启动模式 负载调节。为了防止进入容性负载工作,控制会增加工作频率直到退出容性负载区。详见2.6章节。

VCC

3

芯片供电

IC启动电压门限典型值为16V,欠压锁定门限典型值为9.0V。供电电压上限值为CccabsmAx=18.5V。芯片内部钳位二极管电压为16.3V(Icc=2mA)。最大钳位工作电流限制在5mA。可以增加一个外部钳位稳压管以实现更高的Vcc电流。在UVLO和故障状态时电流消耗一般小于80uA。在VCCGND附近增加一瓷片电容可以作为一个低阻抗供电电源(用来作为门极驱动电流和逻辑信号电流)。如果是采用外部Vcc供电,UVLO也有可能进入,由于Vcc电压可能达18.5V,所以在最开始启动时,可以用一个17V的稳压来钳位。

GND

4

IC

此引脚作为VCC的参考地,门极驱动的参考地,以及检测信号的地。

PFCGD

5

PFC驱动

此引脚用来作为PFC BOOST变换器的MOSFET驱动。在UVLO欠压时它是输出有源低电平,并在正常工作时被钳位在11V(高电平大小)。为了缓慢导通MOSFET(减少didrian/dt),门极驱动电压在245ns内从低电平转换到高电平。而为了实现快速关断,驱动的关断时间小于50ns。为了避免振荡,建议驱动电阻一般为22ohm,这样在减少振荡的同时并减少驱动电阻上的损耗,且门极电容小于Cg=4nF。此PFC变换器工作于DCM模式和WCM模式。一般情况下,取于BO引脚上的电压(它反映出输入线电压大小),当VBO=2V时,控制器开始时是以一个初始的导通时间(典型值为6us)运行,然后增加24us,同时关断时间为47Us。只要ZCD信号存在了,PFC 工作模式从定频模式转变为变频工作模式。当PFC负载为中等/较轻负载时,PFC进入临界工作模式CrCM。这意味着,BOOST电感电流为三角形电流波形是不像DCM那样存在死区,并是变频工作。在极轻载时(由内部补偿器检测得到),芯片会切换到WCM模式,这样即BOOST变换器中电感的电流存在死区(即会有一段零电流时间),而系统仍然工作于变频模式,这样可以避免输入线电流出现阶梯(THD增加)。VBO电压可以决定导通时间(这个导通时间当然取决于输入电压大小)。

PFC开关为低时,此引脚可以保护不受负电压损坏。

PFCCS

6

PFC电流检测

PFC MOSFET和地之间接入采样电阻来进行电流检测。如果此引脚电压超过1V并时长超过200nsPFC门极驱动会被关断直到零电流检测器重新使能一个新的周期。如果在PFC门极驱动关断后52us以内仍然没有出现ZCD信号的话,内部启动计时器会被初始化开启一个新的周期。

PFCZCD

7

PFC过零检测

此引脚用来检测PFC电感上的电流。如果电流在PFC MOSFET关断时变为零的话,控制会开启一个新的周期。当绕组电压超过内部钳位电平时(一般为4.6V-1.4V@2mA),一个连接在ZCD绕组和PIN7的电阻能够限制此引脚的电流(灌电流以及抽电流)。如果ZCD绕组检测到的电压大小不够的时候(如在启动时),内部的启动计时器会在PFC关断后每52us开始一个新的周期。 PFC-MOSFET导通时,这个引脚的钳位电流表征了输入线电压的大小。在较低的输入电压时,PFC-MOSFET的导通时间延长,这样可以减少线电流的过零时间,并优化了THD 可以通过调节 PIN7ZCD绕组之间的电阻来调节优化THD。为了 计算这个电阻值,可以利用过零点电流Izcd=500uA-1.2mA来计算。

PFCVS

8

PFC电压检测

母线电压通过电阻分压网络来检测。内部参考电压为2.5V。其阈值为当低于12.5%母线电压时,用作开环检测,而在启动时,低于75%母线电压时作欠压检测。在上电时如果Vbus>105%>109%115%时会认为是过压保护。过压保护阈值滞环电压为100mV,即4%的额定母线电压。建议在此引脚和地之间接入一个小的高频尖峰滤波电容。

在工作情况下,如果母线电压超过109%的额定时,PFC5us关闭。只要母线电压跌到105%额定以下时,PFC会重新使能。如果PFC母线超过115%且时长超过50ms,也会关掉PFC驱动。

RF

9

设定最小运行频率

此引脚到地的电阻可以设定LLC/LCC变换器的最小工作频率。这个频率限制了最大输出功率,并且要小于正常额定负载时的工作模式。运行频率范围为20K-500KHz,此电阻可以通过最大和最小运行频率来计算得到,详见章节2.3

BM

10

突发工作模式设置

为了实现低的待机功耗,ICL5102集成了有源间隙工作模式。有源的意思是指,IC自动检测输出级的负载状态并作出反应。BMRF引脚之间的电阻用来设定LLC/LCC变换器的工作频率范围(fmax-fmin),(取决于负载大小)。进一步,可以在某一个特定的负载水平下来使能和禁用突发模式工作模式。电阻RBM可以通过如下公式计算得到:

如果引脚BM的电压低于3/8 Vref且时长超过10Ms时,IC系统间隙工作模式。

如果要禁用间隙工作模式,刚用一个电阻RBM-DA与光耦串联并接到此BM引脚上面。

禁用BM模式的电阻大小:

Vref=2.5V

在最小频率时BM引脚电压:

在最大频率时BM引脚电压:

详见章节2.32.4

在突发工作模式时,IC驱动BM引脚,作为一个输出,来产生软启动斜坡,以及软启动开/关。

OTP

11

过温保护

可以通过外部连接的NTC来进行OTP。如果不需要此功能,可以将一个20K的电阻连接到引脚11GND之间。对于外部OTP,利用一个NTC连接到引脚11GND之间。在启动时,如果电压VOPT1<703mVIC会阻止系统上电。在运行或是间隙工作模式时,如果引脚11上的电压VOTP2<625 mV的话,IC会进入省电模式并当电压VOTP>703 mV时自动重启。在这二种情况下,延时都是620us,此引脚的电流一般为IOTP=100uA。如果要用此OTP功能的话,在NTC到地上并联一个电容(最大容值1nF)。如果不想用OTP功能,只需要在PIN11GND之间接一人20K的电阻即可。

BO

12

AC欠压/电压跌落保护

AC线电压前馈用来设定PFC的初始化脉冲时间(在第一个启动时的最大开通时间)。进一步来说,取决于输入线电压的大小。如果不需要线电压前馈的话,将BO引脚直接连接到2V直流电平即可。此引脚的电压在监控时必须超过VBO>1.4V用来使能欠电压恢复功能。如果此引脚电压在正常工作时,跌落到VBO<1.2V且时长超过50ms时,测会检测到AC电压跌落,同时IC进入省电模式并自动重启。用二个二极管和大阻值电阻即可以作为分压器实现此功能。

OVP

13

过电压保护

ICL5102内置了精确快速的过电压保护,这是通过直接检测芯片辅助绕组的整流后电压来实现。此保护功能可以使用或不使用。如果引脚电压超过VOVP>2.5V并且在启动阶段时时长超过5Us时,IC会阻止IC上电。如果13引脚上的电压(在运行状态或是间隙工作模式时)大于VOVP>2.5V且时长超过5us时,IC进会入省电模式并自动重启。

如果想禁用此功能,只需要将此引脚接地即可。

HSGND

14

高端侧地

此引脚连接到高端侧MOSFET的源极,同时它也是半桥的输出。这个引脚反映了高端侧的浮地电平以及高端侧的供电电平。

HSVCC

15

高端侧供电

此引脚作为芯片高端侧的供电,引脚1415之间的外接电容作为自举电容,它在每个周期里通过一个高压二极管在低端MOSFET导通时进行充电。高端侧的滞环电压的存在,其启动电压为10.4V,关断电压为8.6V

HSGD

16

高端侧驱动

此引脚决定半桥谐振变换器的高端侧驱动。在欠压锁定时其电压为一有源低电压,而在正常工作时,最大电平限值为11V。为了让MOSFET开启缓慢(减少di/dt),门极驱动从低电平转换到高电平的开启上升时间一般为245Ns以内,而为了快速关断,关断时间小于50Ns。这样不同的开通关断时间可以这样的方法来实现:在IC驱动和MOSFET之间,串联一个二极管和电阻即可。同时门极最大电容不能超过Cg=1.8nFHSGDHSGD驱动信号之间的死区时间是自适应调节,范围为250ns-750ns(典型值)

 

性能描述

IC可以用于设计高性价比的离线式AC-DC LED驱动电源,功率范围为25W-300W

 

2.1  启动

启动序列为:首先启动PFC,当PFC母线电压超过VPFCVS=75%时,半桥开始工作。IC的启动时间取决于PFC母线电压达到75%额定时的速度。如图31.

4 启动时序

 

 

 

2.2  软启动

软启动包括三个子时序阶段,总的时间小于7ms。如果VLSCSpeak>0.8V,软启动暂时停止,并当VLSCSpeak<0.8V时继续运行。

初始化软启动频率为fInSS = fMIN + 4*( fMAX – fMIN ) 。第1阶段,在624us内,其频率跌到fSS_1 = fMIN + 2.6*( fMAX – fMIN )。第2阶段,在2.5ms内,频率进一步降到fSS_2 = fMAX,而在第3阶段,在3.75ms内,频率重新上升到fSS_2 = fMIN,在软启动过程中,突发工作模式电压是低于2.2V

在软启动第12阶段,BM引脚的电压是通过内部斜坡产生器驱动的,其值为VBM=0.75V。在软启动第3阶段,在软启动第3阶段,BM引脚斜坡从-/75V上升到2.25V

在软启动时,BM引脚电压是由内部斜坡发生器得到的。斜坡发生器只能抽电流。一旦外部光耦将所有的电流从斜坡产生器抽走后(通过外接电阻RBM),软启动就停止。

最大初始化软启动频率finss1300kHz。由于这个频率和fmAx-fmin有一个固定的关系,最大软启动频率会限制最大工作频率fmAx小于500kHz

2.2  频率设定

谐振变换器是通过频率变化来控制功率,在满载时,工作于最小频率,而轻载时工作于最小频率。最大频率的设定是基于变换器在任何负载情况下不会进入容性开关模式。但是为了平衡开关损耗和EMI问题,开关频率也不宜过高。

ICL5102 RF引脚会产生一个恒定的电压VRF=2.5V。此引脚流出的电流决定了工作频率,对应的频率电流比例CFC(一般为4.0*108*Hz/A)。引脚BM内部被钳位在VBMmAx=2.25V。最小和最大频率是通过RRFRBM电阻设定,参见图6的方框图。

 

2.3.1 ICL5102最大开关频率fmax

FmAx最大开关频率不能超过frf5_max,如章节5.5.3所示。使用者定义的最小频率fmin和绝对最大工作频率fmax的关系为:

Fmax<7*Fmin

2.3.2 ICL5102最小开关频率fmin(在最大负载时)

当光耦的集电结电流OC10uA,并所有的电流从RBM流到BM引脚时,就会工作于fmin,这即意味VBM=VBMMAX=2.25V

2.3.3 在进入突发工作模式之间的最大开关频率fmAx

当光耦电流足够大将BM电压拉到0.75V时,即达到此最大频率fmAx.

2.3.4 计算RRF以及RBM

如下方程用来计算RBMRRF

2.3.5 最小频率典型值和电阻的关系

5即为频率设定电阻(RF到地之间的电阻),此关系只有BM引脚没有电阻才有效。

5 最小频率(典型值)和设定电阻在关系(25C下)

2.4  突发工作模式

2.4.1 突发工作模式介绍

利用ICL5102的突发工作模式,可以在很宽的范围内实现在调光,空载等情况下整机功耗低于0.3W。突发工作模式是一种自适应的方式,能够快速响应,且对不同种类的负载阶跃都能实现,在突发工作模式下,芯片所需要的工作电流Ivcc仅约为1.5mA

不同的BM引脚电压,决定了芯片是否进入突发工作模式,开始发出突发脉冲,停止发突发脉冲,退出突发模式等四种不同的工作情况。如下图6所示。为了在突发工作脉冲(链)时能够调节功率大小,可以在采样电阻与PIN2之间串联一个电阻RPL,这样可以调节功率 大小,电阻值需要由实验确定,一般在200-1K之间。图6即为突发工作模式框图。

6 突发模式框图

进一步,光耦处的瓷片电容Copt不能超过2.2nF, 如图7所示。

7 突发工作模式引脚设置,以及功率限制设置

2.4.2 突发工作模式禁用

如果BM电压低于0.75V且时间超过10ms, 即进入突发工作模式。图7中的串联电阻RBM_DA(位于光耦和BM引脚处),可以用来防止VBM低于0.75V, 这即可以不让ICL5102进入突发工作模式,即此功能禁用,电阻RBM_DA的计算如下:

2.4.3 突发脉冲时的功率限制

[文天祥注:此处译为突发脉冲时的能量限制 更容易从语境上理解]

为了避免音频可闻噪声,ICL5102在突发脉冲时限制了功率,如图8所示,这可以通过电阻RPL连接到PIN2 LSCS来实现调整,同时此电阻也会改变突发脉冲的频率。

有源功率限制(在突发脉冲时)

2.4.4 进入突发工作模式

如果在轻载时,ICL5102增加工作频率直到达到如下公式的最大频率fmaxBM PIN10的电压会跌到0.75V以下。

此频率即为进入突发工作模式前的最大工作频率。

如果BM电压低于0.75V且时长超过10ms的话,ICL5102即进入突发模式,如图9的最上的线。在这个区间内,IC会把频率进一步增加到软关断频率大小fsoftofffsoftoff>=fmax,如下方程即可以用来计算软关断频率。这种操作可以保证平稳过渡到突发工模式。

ICL5102最开始是以突发休眠的阶段开始,在此阶段内所有驱动器都关断。

9 进入突发模式

2.4.5 突发导通(脉冲链/串)-电压模式设计

最开始时,为了避免噪声和容性负载工作,突发脉冲以一个相对较高的频率(fsofton)工作。由内部计数器决定,这个频率很快下滑到fmax。在下滑的末端,又会进一步频率下降到一个稳定的工作频率(fPL)。同时,流经光耦的电流是被监控的,只到它达到内部定义的值,软关断就被初始化同时脉冲串就终止。

10 脉冲串(链)

2.4.6 突发导通(脉冲链/串)阶段I-软启动开通(定频)

10 脉冲串(链)

软开通开始:当BM引脚电压跌到0.25V时,即开始进入软开通,在最开始时,频率是内部固定如下:

此时内部的突发模式电流为最大IBM-MAX

软开通过程:在这个过程中,内部计数器将频率从fsofton降低到fmax,同样,IBM电流也降至一定的水平。

软开通结束:当VBM电压重新达到0.75V时,即结束这个过程。

11 突发脉冲串软开通过程

2.4.7 突发导通(脉冲串/链)阶段II-频率爬升

冲串软开通过程 为了实现更大的功率输出,频率必须减小。同时突发模式工作电流IBM也会从IBM_HIGH降至IBM。取决于内部比较器的结果,频率从fmax降到fPL,并进入一个阶段III

12  频率降低

2.4.8 突发导通(脉冲串/链)阶段III-突发脉冲功率限制

频率降低 经过第二阶段调整频率达到最大功率后,控制器即以固定频率方式 工作来调节功率。取决于输入功率的大小,光耦上的电流增加,同时突发模式的抽电流从IBM_LW变为0,在经过一个软关断频率爬升后,脉冲串过程即结束,频率也回升到fsofton大小。

12  能量/功率限制阶段

III阶段,RPL电阻可以设定突发工作模式时的功率限值。此电阻值一般在200-1K之间。

14 功率限值设定

在突发模式功率调整阶段,内部功率限制也被激活,RPL可以用来设定功率限值的大小。LSCS引脚电压通过积分并与内部的100uA信号进行比较。

15 用于功率限制的低端侧电流检测阈值电压

如果B区域是大于/小于A1+A2的区域(文天祥注:此处请参考原文,此处原文表达有误),功率限制器增加/减少频率频率斜率与2.4.7所述的频率下降时相同。

 

2.5 突发工作模式退出

斜率ICL5102有四种不同的概念来退出突发工作模式,ICL5102区分四种不同的负载变化条件,如下2.5.1-2.5.4所示。

2.5.1  退出情况1:在突发模式关断时负载阶跃(休眠时)

退出情况1,是由于输出端的负载切换导致VBM电压从2.0V上升到VBM=2.25V,时间在400uS以内。

16 突发工作模式退出情况1

2.5.2  退出情况2:在突发模式脉冲(串/链)时负载变换

如果BM引脚电压增量在8个周期内达到 100mV时,ICL5102会检测到负载变化变退出突发工作模式,回到正常工作模式。背景:如果负载跳变,成造副边二次侧的电压跌落并变换器的电压比。为了保持恒功率输出,IC必须降低工作频率。

17 突发工作模式退出情况2

2.5.3  退出情况3:在突发模式脉冲时由于负载过高而超时

只要光耦上不再有电流(IBM=0uA),ICL5102会处于脉冲串状态(如图10所示)。如果脉冲串持续时间超过10mSICL5102检测到大的静态负载并退出突发模式脉冲串模式,如下图18所示。

18 突发模式退出情况3

2.5.4  退出情况4:突发模式脉冲占空比改变(由于大的负载存在)

如果出现大的负载情况,ICL5102会检测突发脉冲和突发休眠持续时间。如果突发休眠阶段是小于突发脉冲持续时间的二倍,ICL5102会检测认为是大负载并退出突发工作模式。

退出条件4

19 突发工作模式退出情况4

2.6  容性负载检测和控制

ICL51023有二种办法来检测容性模式,容性负载检测和容性负载控制。

2.6.1 容性负载检测

在谐振变换器设计需要避免于在容性模式下工作,甚至在故障状态下也不可以。ICL5102能够提供容性模式工作检测,同时自动重启。当谐振变压器器工作频率跌到一个临界值时会进入容性工作模式。有些情况特别容易进入容性模式,如当输入电压是低于最小定义的电压时,以及输出过载或短路时。

如图24所示,LSCS引脚电压在高端开关管开通超过第一个电压阈值VLSCSCAP1=1.6V时,会检测到容性负载工作。或者,或电压在LSCS管脚低于下一个阈值VLSCSCAP2= 50mV时(低端MOSFET ON或在高速前MOSFET导通),这也认为是一种容性负载操作。如果过电流出现时长超过620usIC会导致关断并自动重启。

20  容性负载检测

2.6.2 容性开关控制

如果在第一个开关周期的7%内,LSCS电压超过+50mV时,会激活容性负载控制。

每个周期的正向,LSCS电压与+50mV水平接触时会进行检测。如果交会点在第一个开关周期的7%时间内(从高端侧开关关断算起),ICL5102会增加开关频率,直到交会点偏移到开关周期的7%后面一点。

22 容性开关控制

2.7 过电流控制,以及反向过电流检测

ICL5102也有二种办法来检测过流。过电流控制和反向过电流关断。

2.7.1 过电流控制

在每一个1/2半周期,存在一个门限电压0.8V。如果LSCS引脚达到此门限电压,过电流控制会增加开关频率直到电压降到0.8V以下。如果此电压长期存在且超过50ms,控制会关断并进入自动重启。

23  过电流控制

2.7.2 反向过电流检测

如果电流检测信号超过1.6V且时长超过500ns,IC会关掉半桥开关管。

24 反向过电流检测

2.8  自适应死区时间

谐振驱动的关断/开通的死区时间是自适应调节的,并且是通过高端侧的关断信号和LSCS-50mV的门限电压来进行检测。死区时间一般范围是从240ns750ns。死区的开始时间是高端侧MOSFET的关断信号。当VLSCS电压跌到-50mV,且时间超过300ns时(内部固定的传输延时)则认为死区时间结束。这个时间会存储在IC内部。当低端侧MOSFET关断时,高端侧驱动再次打开。

25 死区自适应

2.9  PFC转换器(预调节器)

如第一章所示,PFC变换器在半桥开始工作前初始化。

2.9.1 PFC电流限制

PFCCS引脚电压决定PFC开关管的导通时间(逐周期),如果采样电阻电压降超过VPFCCS=1.0VIC开始调节PFC电流。

2.9.2 等待周期模式(WCM)以及临界导通模式(CritCM

通过PIN12引脚,导通时间从280us(典型值)增加到最大的22us(典型值)。只要有足够 ZCD信号,控制器工作于临界工作模式,或是边界模式。在轻负载时,控制工作于等待周期模式WCM,这是DCM下的用来优化THD方法,英飞凌已获得此技术的专利。

WCM下,PFC二个驱动之间的间隔时间正比与磁化时间,这就是说,通过测量PFC开关管导通到ZCD退磁的时间,并与内部的系数相乘,但这也取决于输出功率大小,参见图26

26 CritCMWCM工作模式

27显示了内部的相相互作用机理,CrCM模式工作的频率范围从22kHz250kHz

27 WCM/CritCM工作模式下工作频率以及导通时间与功率的关系

在轻载时,如调光时,控制器工作于在WCM模式,导致时间为4us而增加关断时间。WCM一点点的频率是变化的,从70kHz降低到4.0kHz0.1%负载时)。这种变化是在一个滞环区间内变化,同时线电压也有一部分的补偿,检测BO引脚来检测。导通时间通过修正了并减小控制环路阶跃。

2.9.3 通过ZCD信号优化THD

ICL5102增加了THD优化功能。为了优化输入电压过零时的THD,通过延长PFC驱动的导通时间来实现。PFC驱动信号是通过VPFCVS信号来控制,其最大导通时间为22us(图28中的灰色部门)。在PIN7 ZCD引脚和辅助绕组之间加入一个电阻,这 可以将PFC驱动导通时间增加到2倍,即44us,如蓝色部分所示。

28 THD优化(利用可调节的脉冲宽度扩展)

这个电阻可以通过如下公式来计算,调整此ZCD电阻能够优化THD

2.9.4 PFC母线电压检测

如图3所示,通过分压网络RPFCVS_1RPFCVS_2用来检测到PFC总线电压的过电压、开环和欠电压状态(图29)。

总线电压环路控制是完全集成的(如图30)。退出监控之后,IC将启动上电(VCC>16.0V)。在上电期间,所有的驱动都关断,IC检测到PFC总线电压低于12.5%(开路)环路)或高于105%(母线过电压)两种情况都会阻止进入启动阶段。如果在通电期间,确认无开环或母线过电压,IC进入启动阶段。启动中过程中,IC会检测两个额外的母线电压大小即VBUS>109%VBUS<75%。在VBUS大于75%的情况下。低于109%PFC没有开环,PFC门驱动器将被激活(反向驱动器仍然关闭),IC进入半桥软启动阶段。在软启动阶段和工作模式中,还存在另一个额外的门限值为115%的母线电压。在母线过电压(VBUSED>109%)或开环(12.5%IC5μs内关闭PFC门驱动器,软启动,运行模式关闭IC的门驱动器1us时。当母线电压在区间内时,PFC会自动重启(12.5%<Vbus<105%)。当额定母线电压超过15%且时长超50ms时,将检测到反向过电压-这会关掉反向器门极驱动,所有门极驱动(HS/LS/PFC)关闭。

29 PFC母线电压大小以及误差检测

2.9.5 PFC控制器构架

数字NOTCH陷波器用于消除输入电压纹波,它自动将输入线电压频率限制在48-63Hz。接下来的误差放大器以及PI控制器用于PFC控制器的稳定工作。

30 PFC变换器集成了数字和模拟混合控制

零电流检测ZCD通过电阻RZCD来检测,如图3所示。在退磁时电流流入,这在临界模式和WCM模式都适应。引脚输入处有一个前沿消隐电路,500ns,以及一个大的滞环电压0.5V1.5V

 

 

 

气泡图

4 故障分析矩阵

 

故障描述

故障特性

工作模式检测激活

结果

 

故障状态定义

动作

最小

转换

时间

监测

上电前130Us

启动

软启动

运行模式

突发脉冲

突发休眠

动作

上电前,启动电压Vcc<16V

供电电压低于启动门限

W

1us

X

 

 

 

 

 

 

阻止系统上电

上电后Vcc<9V

供电低于UVLO门限

A

1us

X

X

X

X

X

X

X

系统进入省电模式,自动重启

输入欠压检测

VBO<1.2V

BO

A

50ms

 

 

X

X

X

X

 

系统进入省电模式,自动重启(当VBO>1.4V

输入开启电压VBO<1.4V

BI

W

1us

X

 

 

 

 

 

 

阻止系统上电

过温检测VOTP1<703mV

OTP

W

620us

 

X

 

 

 

 

 

阻止系统上电

过温检测VOTP2<625mV

OTP

A

620us

 

 

X

X

X

 

 

VOTP>703mV时,系系统进入省电模式,自动重启

总线电压<12.5%额定电压

开环检测

W

1us

 

X

 

 

 

 

 

VBUS > 12.5%时,所有门极驱动关断,重启

总线电压<12.5%额定电压

开环检测

W

1us

 

 

X

X

X

X

 

VBUS > 12.5%时,PFC MOSEFT关断,重启

总线电压<75%额定电压

PFC欠压

W

1us

 

 

X

 

 

 

 

阻止系统启动直到Vubs>75%水平,半桥驱动关断,PFC驱动打开

总线电压>105%额定电压

PFC过压

W

5us

 

X

 

 

 

 

 

所有门极驱动关闭,当BUS电压小于105%时,系统自动重启

总线电压>109%额定电压

PFC过压

W

5us

 

 

X

X

X

X

 

PFC MOSFET关断,当BUS电压小于105%时,系统自动重启

总线电压>115%额定电压

低端侧过压

A

50ms

 

 

 

X

X

X

 

系统进入省电模式,自动重启

输出过电压Vovp>2.5V

  OVP

W

5us

 

X

 

 

 

 

 

阻止系统上电

输出过电压Vovp>2.5V

  OVP

A

5Us

 

 

X

X

X

X

 

关掉所有开关管,当Vovp<2.5V时,系统自动重启

工作于谐振模式之下,容性负载

空性负载

A

620us

 

 

 

X

X

X

 

系统进入省电模式,自动重启

PFCCS引脚电压 VPFCCS>1V

PFC过电流

N

200ns

 

 

X

X

X

X

 

立即关断PFC 开关管

容性负载控制

空性负载控制

N

1/2周期

 

 

 

X

X

 

 

增加半桥工作频率

LSCS引脚电压VLSCS>0.8V

过电流关断

A

50ms

 

 

 

X

X

 

 

系统进入省电模式,自动重启

LSCS引脚电压VLSCS>0.8V

过电流控制

N

1/2周期

 

 

 

X

X

X

 

增加半桥工作频率

LSCS引脚电压VLSCS>1.6V

低端侧过电流

W

500ns

 

 

 

X

X

X

 

系统进入省电模式,自动重启

N=正常工作

W=等待

A=自动重启

 

5 电气特性

注:所有电压都是相对于PIN4-GND而言,而高端侧的电压是相对于PIN14-HSGND

5.1 绝对最大值

注:所有的最大额定值是指元件应力不能超过此值,超过的话会损坏集成芯片。同样,连接到PIN3-VCCPIN15-HSVCC的任何电容必须在电路组装时要完全放电掉。

参数

符号

限值

单位

备注

 

 

最小值

最大值

 

 

LSCS电压

VLSCS

- 5

6

V

 

LSCS 电流

ILSCS

- 3

3

mA

 

LSGD 电压

VLSGD

- 0.3

Vcc+0.3

V

内部钳位到 11V

LSGD 峰值灌电流能力

ILSGDsomAx

- 75

5

mA

< 500 ns

LSGD 峰值抽电流能力

ILSGDsimAx

- 50

400

mA

< 100 ns

VCC 电压

VVCC

- 0.3

18.5

V

可以使用最大18V稳压管

VCC 钳位电流

IVCCzener

- 5

5

mA

IC处于省电模式

PFCGD 电压

VPFCGD

- 0.3

Vcc+0.3

V

内部钳到11V

PFCGD 峰值灌电流能力

IPFCGDsomAx

- 150

5

mA

< 500 ns

PFCGD 峰值抽电流能力

IPFCGDsimAx

- 100

700

mA

< 100 ns

PFCC电压

VPFCCS

- 5

6

V

 

PFCCS 电流

IPFCCS

- 3

3

mA

 

PFCZCD 电压

VPFCZCD

- 3

6

V

 

PFCZCD 电流

IPFCZCD

- 5

5

mA

 

PFCVS 电压

VPFCVS

- 0.3

5.3

V

 

RFM 电压

VRFM

- 0.3

5.3

V

 

OTP 电压

VOTP

- 0.3

5.3

V

 

OVP 电压

VOVP

- 0.3

5.3

V

 

突发模式电压

VBM

- 0.3

5.3

V

 

欠压掉电电压

VBM

- 0.3

5.3

V

 

HSGND 电压

VHSGND

- 650

650

V

参考 GND 1)

HSGND 电压变化率

DvHSGND /dt

- 40

40

V/ns

 

HSVCC 电压

VHSVCC

- 0.3

18.0

V

参考 HSGND

HSGD 电压

VHSGD

- 0.3

VHSVCC+0.3

V

内部钳位到 11V

HSGD 峰值灌电流能力

IHSGDsomAx

- 75

0

mA

< 500ns

HSGD 峰值抽电流能力

IHSGDsimAx

0

400

mA

< 100ns

结温

TJ

- 40

150

°C

 

存储温度

TS

- 55

150

°C

 

最大功耗

PTOT

1

W

PG_DSO-16封装 /环境温度 Tamb=25°C

热阻(2个芯片)
----环境

RthJA

125

K/W

PG_DSO-16 封装& PCB 面积 > 30x20mm @ TA = 85°C

焊接温度

 

260

°C

波峰焊接2)

回流焊接温度

 

3)

°C

回流焊

ESD能力, HBM

VESD_HBM

2

KV

人体模型4)

ESD能力,CDM

VESD_CDM

500

V

充电设备模型5)

1) IC内部绝缘等级为 CTT900V,此电压由HSLS引脚之间的爬电距离决定

2) 参照JESD22A111

3) 参照J-STD-020D

4) 参照EIA/JESD22-A114-B

5) 参照JESD22-C101

 

5.2 工作范围

如下是IC的工作范围以及功能描述。

参数

符号

限值

单位

备注

 

 

最小值

最大值

 

 

HSVCC 供电电压

VHSVCC

7.9

17.5

V

参考HSGND

 

HSGND 电压

VHSGND

- 650

650

V

参考 GND1)

 

VCC 电压@ 25°C

VVCC

8.5

17.5

V

TJ = 25°C

 

VCC 电压 @ 125°C

VVCC

8.5

18.0

V

TJ = 125°C

 

LSCS电压范围

VLSCS

- 4

5

V

在使能模式下

 

PFCVS 电压范围

VPFCVS

0

4

V

 

 

PFCCS 电压范围

VPFCCS

- 4

5

V

在使能模式下

 

PFZCD 电流范围

IPFCZCD

- 3

3

mA

在使能模式下

 

OVP 电压范围

VOVP

0

2.5

V

 

 

结温

Tj

- 40

125

°C

 

 

可调节的运行频率

Frf

20

500

kHz

@TjmAx=125°C/Ta=-40°C

 

软启动最大频率

fSSmAx

-

1300

kHz

@软启动 / tmAx= 10ms

 

电网频率

fMAins

45

65

Hz

陷波滤波器工作频率区

 

1) IC内部绝缘等级为 CTT900V,此电压由HSLS引脚之间的爬电距离决定

5.3 电源供电部分

注:电气特性是指在规定的供电电压下以及结温范围从-40度到125度下的电气性能,且包括其元件参数的分布。典型值即代表中间值,为25度下的值。如果没有特殊说法,供电电压Vcc=15V,VHSVCC=15VIC一直处于正常激活工作模式。另外,所有电压参考均是对地而言。

参数

符号

限值

单位

测试条件

 

 

最小值

典型值

最大值

 

 

VCC静态电流 1)

IVCCqu1

-

70

120

µA

VVCC=8.0V

VCC供电电流

IVCCSupply

-

4.0

5.8

mA

VPFCVS>2.725V

自动重启状态下VCC供电电流

IVCCLatch

-

100

160

µA

 

LSVCC 开启电压门限

LSVCC 关断电压门限

LSVCC 开启/关断电压滞环

VVCCON

VVCCOFF

VVCCHys

15.5

8.5

6.7

16.0

9.0

7.0

16.6

9.5

7.4

V

V

V

 

VCC稳压管电压

VVCCClamp

15.3

16.3

16.6

V

IVCC=2mA

VCC稳压管电流

IVCCCZener

3

-

6

mA

VVCC=18V

高端侧漏电流

IHSGNDleak

0.01

2

µA

VHSGND = 650V, VGND=0V

HSVCC静态电流

IHSVCCqu12)

190

280

µA

VHSVCC = 8.0V

HSVCC 电流1)

IHSVCCqu22)

0.65

1.2

mA

VHSVCC > VHSVCCOn

HSVCC 开启电压门限

HSVCC 关断电压门限

HSVCC 开启/关断电压滞环电压

VHSVCCON2)

VHSVCCOFF2)

VHSVCCHys2)

9.55

7.9

1.4

10.3

8.6

1.7

11.0

9.3

2.1

V

V

V

 

低端侧地

GND

 

 

 

 

 

1) 非使能驱动

2) 参考高端侧地HSGND

5.4 PFC部分特性

5.4.1 PFC电流检测:PFCCS

参数

符号

限值

单位

测试条件

 

 

最小值

典型值

最大值

 

 

关断门限电压

VPFCCSOFF

0.95

1

1.05

V

 

过电流屏蔽+传输延时

tPFCCSoff

140

200

260

ns

 

前沿消隐LEB

tblanking

180

250

320

ns

VPFCCS>1V时的脉冲宽度

PFCCS偏置电流

IPFCCSBias

-0.5

-

0.5

uA

VPFCCS=1.5V

 

5.4.2 PFC零电流检测 PFCZCD

参数

符号

限值

单位

测试条件

 

 

最小值

典型值

最大值

 

 

ZCD过零上限门限电压

VPFCZCDUp

1.4

1.5

1.6

V

 

ZCD过零下限门限电压

VPFCZCDLow

0.4

0.5

0.6

V

 

ZCS过零电压滞环

VPFCZCDHys

-

1.0

-

V

IPFCZCDsink=2mA

正向钳位电压

VPFCZCDpclp

4.1

4.6

5.10

V

IPFCZCDSource=-2mA

负向钳位电压

VPFCZCDnclp

-1.7

-1.4

-1.0

V

VPFCZCD=1.5V

PFCZCD偏置电流

VPFCZCDBias

-0.5

-

5

uA

VPFCZCD=0.5V

PFCZCD偏置电流

VPFCZCDBias

-0.5

-

0.5

uA

 

PFCZCD振荡抑制时间

tRingsup

350

500

650

ns

 

导通时间延长限值

∆t*Izcd

400

600

670

pC

 

 

5.4.3 PFC总线电压检测:PFCVS

参数

符号

限值

单位

测试条件

 

 

最小值

典型值

最大值

 

 

参考电压大小

VPFCVSref

2.46

2.50

2.54

V

 

过压关断(115%过压水平)

VPFCVSRUp

2.82

2.88

2.93

V

半桥驱动关闭

过压关断(109%过压水平)

VPFCVSRUp

2.67

2.73

2.78

V

PFC驱动关闭

过压关断(105%过压水平)

VPFCVSLow

2.56

2.63

2.68

V

 

欠压(75%)

VPFCVSUV

1.83

1.88

1.92

V

 

欠压(12.5%)

VPFCVSUV

0.237

0.31

0.387

V

 

过压滞环

VPFCSHys

70

100

130

mV

4%的额定电压

PFCVS偏置电流

IPFCVSBias

-1.0

-

1.0

uA

VPFCVS=2.5V

 

5.4.4 PFC PWM驱动

参数

符号

限值

单位

测试条件

 

 

最小值

典型值

最大值

 

 

初始化导通时间1)

tPFCON_initial

1.75

6

10.64

us

 VPFCZCD=0V. VBO=2V

最大导通时间2)

tPFCON_mAx

17

22

26

us

 0.45V<VPFCVS<2.45V

CrCM切换到DCM的切换时间

tPFCON_min

100

220

370

ns

 

重复脉冲时间1)

tPFCRep

47

52

57

us

VPFCZCD=0V

关断时间

tPFCoff

42

47

52.5

us

 

 

1) 当丢失掉过零检测信号时

2) 正常运行模式下,AC线电压最大值的时候

5.4.5 PFC门极驱动:PFCGD

 

参数

符号

限值

 

测试条件

 

 

最小

典型值

最大值

单位

 

PFCGD低电平

 

VPFCGDLow

 

0.4

0.7

0.92

V

IPFCGD = 5mA

0.4

0.75

1.12

V

IPFCGD = 20mA

-0.2

0.3

0.62

V

IPFCGD = -20 mA

PFCGD 高电压

 

VPFCGDHigh

10.0

11.0

11.6

V

IPFCGD = -20 mA

7.5

V

IPFCGD = -1 mA / VVCC  1)

7.0

V

IPFCGD = -5 mA / VVCC  1)

PFCGD 有源关断电压

VPFCGASD

0.4

0.75

1.12

V

IPFCGD = 20 mA VVCC=5V

PFCGD 欠压关断电压

VPFCGDuvlo

0.3

1.0

1.60

V

IPFCGD = 5 mA VVCC=2V

PFCGD 峰值灌电流大小

IPFCGDSource

- 100

MA

2) * 3)

PFCGD 峰值抽电流大小

IPFCGDSink

500

MA

2) * 3)

PFCGD 抽电流时的电压大小

VPFCGDHigh

10.8

11.7

12.3

V

IPFCGDSinkH = 3mA

PFC 上升时间

tPFCGDRise

125

275

580

ns

2V > VLSGD > 8V 2)

PFC 下降时间

tPFCGDFall

20

45

72

ns

8V > VLSGD > 2V 2)

1) Vvcc=Vvccoff+0.3V

2) Rload=4Ohm, Cload=3.3nF

3) 参数不受产线测试保证, 由设计和IC特性验证决定

 

5.5 反向器/低端侧特性

5.5.1 低端侧电流检测 LSCS

参数

符号

限值

 

测试条件

 

 

最小

典型值

最大值

单位

 

过电流关断电压1

VLSCSOVC1

1.5

1.6

1.7

V

 

过电流持续时间1

TLSCSOVC1

450

600

700

ns

 

过电流关断电压2

VLSCSOVC2

0.75

0.8

0.85

V

 

过电流持续时间2

tLSCSOVC2

-

50

-

ms

1)

容性模式检测电平1

VLSCSCap1

1.5

1.6

1.7

V

HSGD导通过程中

容性模式持续时间1

tLSCSCap1

30

50

90

ns

 

容性模式检测电平2

VLSCSCap2

-70

-50

-27

mV

HSGD导通之前

容性模式持续时间2

tLSCSCap2

300

390

550

ns

 

容性负载控制调节电压

VLSCSCapC

25

50

70

mV

 

容性负载控制调节比例

RLSCSCapC

4.5

7

9

%

 

过电流控制

VLSCSCC

0.74

0.8

0.86

V

 

LSCS偏置电流

ILCSCSBias

-1

-

1

uA

@VLSCS=1.5V

1) 参数不由生产线测试保证,而是由设计和特性验证

5.5.2 低端侧驱动:LSGD

参数

符号

限值

 

测试条件

 

 

最小

典型值

最大值

单位

 

LSGD低电平

 

VLSGDLow

 

0.4

0.7

1

V

ILSGD = 5 mA

0.4

0.8

1.2

V

ILSGD= 20 mA

-0.3

0.2

0.53

V

ILSGD = -20 mA

LSGD 高电压

 

VLSGDHigh

10.0

10.8

11.6

V

ILSGD = -20 mA

7.5

V

ILSGD = -1 mA  1)

7.0

V

ILSGD = -5 mA  1)

LSGD 有源关断电压

VLSGDASD

0.4

0.75

1.12

V

ILSGD = 20 mA VVCC=5V

LSGD 欠压关断电压

VLSGDuvlo

0.3

1.0

1.60

V

ILSGD = 5 mA VVCC=2V

LSGD 峰值灌电流大小

ILSGDSource

-50

MA

2) * 3)

LSGD 峰值抽电流大小

ILSGDSink

300

MA

2) * 3)

LSGD 抽电流时的电压大小

VLSGDHigh

11.7

V

IPFCGDSinkH = 3mA

LSGD 上升时间

tLSGDRise

125

275

580

ns

2V < VLSGD < 8V 2)

LSGD 下降时间

tLSGDFall

20

35

60

ns

8V > VLSGD > 2V 2)

1) Vvcc=Vvccoff+0.3V

2) Rload=4Ohm, Cload=3.3nF

3) 参数不受产线测试结果影响, 由设计和IC特性验证决定

5.5.3 反向器工作频率:RF

参数

符号

限值

 

测试条件

 

 

最小

典型值

最大值

单位

 

运行模式下RF电压

VRF

 2.46

2.5

2.54

V

@ 100uA<IRFM<600uA

运行频率

fRF

97.5

100

102.5

kHz

RRF=10k

可调节的频率

fRF1

37

40

43

kHz

IRF=-100 uA

fRF2

76

80

84

kHz

IRF=-200 uA

fRF3

190

200

210

kHz

IRF=-500 uA

fRF4

220

240

260

kHz

IRF=-600 uA

fRF5

290

320

350

kHz

IRF=-800 uA   

 

fRFmax-25

450

500

-

kHz

IRF=-1.25mA / @Tj=-25C 4) 

 

fRFmax-40

400

500

-

kHz

IRF=-1.25mA / @Tj=-40C 4) 

1) Vvcc=Vvccoff+0.3V

2) Rload=4Ohm, Cload=1nF

3) 参数不受产线测试结果影响, 由设计和IC特性验证决定

4) 确保,使用最高环境温度不会使结温超过125度。

5.5.4 突发/间隙工作模式:BM

参数

符号

限值

 

测试条件

 

 

最小

典型值

最大值

单位

 

突发工作模式电压阈值

VBMEntry

710

750

790

mV

 

tBMEntry

8.5

10

11.5

ms

 

IBM_Stop

-3

-

14

uA

 

IBMmax

 

800

 

uA

 

VBMStart

2.13

2.20

2.27

V

 

VBMExit

1.93

2.0

2.07

V

 

5.5.5 输入欠压检测:BO

参数

符号

限值

 

测试条件

 

 

最小

典型值

最大值

单位

 

欠压检测开启

VBOON

1,14

1.2

1.26

V

 

欠压检测退出

fBOLeave

1.34

1.4

1.46

V

 

BO偏置电流

IBOBias

0.5

-

0.5

uA

VBO=5.0V

 

5.5.6 OVP过电压保护

参数

符号

限值

 

测试条件

 

 

最小

典型值

最大值

单位

 

OVP参考电压

VOVP_ref

 2.45

2.5

2.55

V

t>5us

OVP偏置电流

IOVP_Bias

-0.5

-

0.5

uA

VOVP=3.0V

 

5.5.7 NTC过温保护OTP

参数

符号

限值

 

测试条件

 

 

最小

典型值

最大值

单位

 

过温度保护阈值1

VOTP1

670

703

735

mV

 

过温度保护阈值2

VOTP2

594

625

665

mV

 

过温度保护电流

IOTP

-106

-100

-94

uA

 此引脚电压内部被限制在5V

 

5.5.8 高端侧驱动:HSGD

参数

符号

限值

 

测试条件

 

 

最小

典型值

最大值

单位

 

HSGD低电平

 

VHSGDLow

 

0.018

0.05

0.1

V

IHSGD = 5mA

0.4

1.1

2.5

V

IHSGD= 210 mA

-0.4

-0.2

-0.04

V

IHSGD = -20 mA

HSGD 高电压

 

VHSGDHigh

9.7

10.5

11.3

V

ILSGD = 20 mA VCCHS=15V

7.8

V

ILSGD = 20 mA VCCHS=5V

HSGD 有源关断电压

VHSGDASD

0.04

0.22

0.5

V

ILSGD = 20MA VCCHS=5V

HSGD 峰值灌电流大小

IHSGDSource

-50

mA

Rload = 10+Cload = 1nF

IHSGD=-1mA

HSGD峰值抽电流大小

IHSGDSink

300

mA

Rload = 10+Cload = 1nf 1), VccHS=5V

HSGD上升时间

tHSGDRise

120

220

320

ns

IHSGD= 20mA

HSGD 下降时间

tHSGDFall

19

35

70

ns

Rload = 10+Cload = 1nF

1) 参数不由生产线测试保证,而是由设计和特性验证

5.6 死区时间选择

参数

符号

限值

 

测试条件

 

 

最小

典型值

最大值

单位

 

低端侧反向器最大死区时间1

tDeadmAx1

550

750

930

ns

 LSCS<-50mV/100KHz

低端侧反向器最大死区时间2

tDeadmAx2

350

500

600

ns

LSCS<-50mV/500KHz

低端侧反向器最小死区时间

ItDeadmin

150

250

300

ns

LSCS<-50mV/500KHz

 

6 封装图

                                                                           4 PG-DSO-16封装图                                            

单位为mm

7 版本历史

原英文文件版本

发布日期

规格书状态

ICL5102 V1.0

2016-11-30

 

ICL5102 V1.1

2016-12-14

相对于V1.0版本,新版本更新如下:

1. 原理图增加OTP网络

2. OTP引脚电压VOPT1938mV改为703mV(误差为2%

ICL5102 V1.0

2018-04-26

正式发布

中文版本

发布日期

翻译人

ICL5102 V1

20170522

Eric Wen  (eric@allgpc.com)  万正芯源

ICL5102 V2

20170602

Eric Wen  (eric@allgpc.com)  万正芯源

 

8 参考资料

1) Infineon英飞凌-ICL5102 PFC+LLC第二代谐振控制器规格书解读-中文翻译V1 20170519

2)  www.allgpc.com  深圳万正芯源有限公司官方网站

3) Infineon英飞凌ICL5101ICL5102性能对比-万正芯源推广版-20170516 V1,万正芯源版权所有

4) Infineon英飞凌ICL5101ICL5102性能对比-万正芯源推广版-20170524 V2,万正芯源版权所有

5) 130W 76-38V CC LED Power Supply Demo Board using ICL5102 in PFC & LLC Top ology V1.0 2017-07-21

6) Infineon英飞凌-基于ICL5102设计的130W恒流LED驱动电源评估板报告-中文版- v2 2018-03-27

 

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