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芯片应用手册
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电话:0755-28060568 邮箱:
justin@allgpc.com
芯片应用手册
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SSL8516T 中文调试资料

       

 

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

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

英语专业术语缩写........................................................................................................ 7

00 文档内容....................................................................................................................... 9

介绍.............................................................................................................................. 9

特色.............................................................................................................................. 9

2.1  核心特点............................................................................................................. 9

2.2  系统特点........................................................................................................... 10

2.3 PFC特点.............................................................................................................. 10

2.4 反激变换器特点.................................................................................................. 10

 3 SSL8516T原理图........................................................................................................ 11

4 引脚信息....................................................................................................................... 12

4.1 引脚分布............................................................................................................. 12

4.2引脚功能描述...................................................................................................... 13

系统描述和计算.......................................................................................................... 16

5.1 PFC和反激变换器启动条件................................................................................ 16

5.2 初始化启动时序.................................................................................................. 17

5.3 Vcc供电.............................................................................................................. 19

5.4 市电输入检测以及掉电检测............................................................................... 20

5.4.1 输入电容放电........................................................................................... 20

5.4.2 市电输入掉电电压水平调节..................................................................... 21

5.5 内置过温保护OTP.............................................................................................. 21

5.6 锁死保护引脚..................................................................................................... 22

5.7 快速锁死保护复位功能....................................................................................... 23

6  PFC描述.................................................................................................................... 23

6.1 PFC输出电压以及电压控制................................................................................ 23

6.2 市电输入电流谐波抑制(MHR)............................................................................ 25

6.2.1 C1残留电压.............................................................................................. 25

6.2.2 PFC电感能量太低时的情况...................................................................... 26

6.2.3 总线电压纹波........................................................................................... 26

6.2.4 谷底跳跃................................................................................................... 26

6.2.5 电流谐抑制波改进方法............................................................................. 26

6.3 PFC输出电压...................................................................................................... 27

6.4 PFC软启动元件计算........................................................................................... 28

6.5 PFC退磁和谷底检测........................................................................................... 29

6.5.1 PFCAUX辅助绕组以及电路设计.............................................................. 30

6.6 PFC/............................................................................................................. 31

6.6.1 PFCTIMER引脚电路................................................................................. 34

6.6.1.1 自动PFC/....................................................................................... 34

6.6.1.2  忽略/旁路自动PFC/关功能.............................................................. 35

7  保护功能..................................................................................................................... 37

7.1 VOSENSE过压保护(OVP).................................................................................. 37

7.2 VOSENSE引脚开路/短路保护............................................................................. 37

7.3 VOSENSE空脚检测............................................................................................ 37

7.4 过电流保护(OCP)............................................................................................... 37

8  反激变换器描述.......................................................................................................... 38

8.1 反激工作模式..................................................................................................... 38

8.1.1 准谐振QR模式........................................................................................ 40

8.1.2 DCM模式.................................................................................................. 42

8.1.3 降频工作模式,PFC/关控制................................................................. 42

8.2 反激保护功能..................................................................................................... 43

8.2.1 FBCTRL引脚短路保护.............................................................................. 43

8.2.2 FBCTRL引脚开路保护.............................................................................. 43

8.2.3 反激控制环路延时/超时/暂停控制............................................................ 44

8.2.4 反激过压保护OVP................................................................................... 46

8.2.5 过功率保护OPP....................................................................................... 48

大信号元件值的计算................................................................................................... 49

9.1 总线储能电容选择.............................................................................................. 50

9.1.1 电压等级................................................................................................... 50

9.1.2 VOSENSE引脚上 OVP电压大小............................................................. 51

9.1.3 保持时间................................................................................................... 51

9.1.4 自动PFC/......................................................................................... 52

9.2 PFC电感计算...................................................................................................... 52

9.3 输出反射电压..................................................................................................... 53

9.3.1 反激原边电感量(Lp(fb)).............................................................................. 54

9.3.2 反激原边峰值电流(Lpk(fb)).......................................................................... 56

9.3.2.1 反激最大原边峰值电流(Ipk(fb)max)............................................................ 57

9.3.2.1 反激最小原边峰值电流(Ipk(fb)max)............................................................ 57

9.3.3 通过FBSENSE引脚电路调整反激变压器原边峰值电流.......................... 58

9.3.3.1 反激电流检测电阻R36.......................................................................... 58

9.3.3.2 FBSENSE引脚噪声滤波器R29C19................................................... 59

9.3.3.3 FBSENSE串联阻抗Rs(FBSENSE)......................................................... 59

9.3.4 反激关断延时补偿.................................................................................... 59

9.3.5  反激变换器软启动.................................................................................. 61

10 PCB布板注意事项...................................................................................................... 61

11 版本历史..................................................................................................................... 62

12 参考资料..................................................................................................................... 62

13  深圳万正芯源有限公司联系方式.............................................................................. 63

14  万正芯源版权声明.................................................................................................... 63

 

 

文档标题: NXP-SILERGY SSL8516T AN11486 GreenChip PFC+反激式集成控制器应用笔记中文翻译

 

 

注:

  • Geenchip NXP 相关芯片的一个商标号,意为节能/高效

  • 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

  • 2:本资料中的Green mode可以理解为节能模式

  • 3:本资料中红色字体是需要修正或是进一步讨论的内容

  • 关于override overrul 的翻译

  • 1 He overrode my suggestion.-- He used another instead   重新推翻,用另一个办法

  • 2 He overruled my suggestion.-- He negated it.  忽略/不采用

     

    原文资料版本:2014-07-17 V1 (by NXP, 现此产品线被Silergy矽力杰收购)

    中文版本:2017-04-29  V1  (eric@allgpc.com)

     

     

英语专业术语缩写

 

缩写词

描述

AC

Alternate Current  交流电

DC

Direct Current  直流电

DCM

Discontinuous Conduction Mode  断续工作模式

EMI

ElectroMagnetic Interference  电磁干扰

FR

Frequency Reduction  频率降低

GND

Ground   

GSM

Global System for Mobile   communications

HV

High-Voltage  高压

IC

Integrated Circuit  集成电路

IEC

International Electrotechnical   Commission

LED

Light Emitting Diodes  发光二极管

MHR

Mains Harmonics Reduction  电源谐波抑制

MOSFET

Metal Oxide Semiconductor Field Effect   Transistor 金属氧化物半导体场效应晶体管

NTC

Negative Temperature Coefficient  负温度系数

OCP

OverCurrent Protection  过电流保护

OPP

OverPower Protection  过功率保护

OTP

OverTemperature Protection  过温保护

OVP

OverVoltage Protection  过电压保护

PCB

Printed-Circuit Board  印刷电路板

PF

Power Factor  功率因数

PFC

Power Factor   Converter/Controller/Correction 功率因数转换器/控制器/校正

QR

Quasi-Resonant  准谐振

RMS

Root Mean Square  均方根

SMPS

Switched Mode Power Supply  开关电源

SO

Small Outline  小型化封装

SOI

Silicon-On-Insulator  绝缘硅基

SSL

Solid-State Lighting  固态照明

THD

Total Harmonic Distortion  总谐波失真

UVLO

UnderVoltage LockOut  欠压锁定

ZCS

Zero Current Signal   零电流信号

 

00 文档内容

信息

内容

关键词

GreenChip, SSL8516T, PFC, 反激, 高效率, LED驱动

摘要

SSL8516T是最新一代的PFC和反激控制集成控制器,它适合用于开关电源设计。

在宽范围输入和输出场合,ICPFC级可以实现很低的THD

SSL8516T的高集成度,允许只使用最少数量的外部元件即可以实现高性价比的开关电源设计。

SSL8516T是采用绝缘硅片(SOI)工艺制程,能够工作在很宽的电压范围。

介绍

SSL8516T在一个SO16封装里集成了PFC和反激控制器。二个控制器均工作于QR模式或是DCM谷底检测模式。他们之间是独立工作的。

PFC输出功率是采用导通时间控制,这样不需要检测市电电压,从而简化了电路了。反激采用的是电流模式控制策略,因而有很好的输入电压纹波抑制能力。

二个控制器电路这间的通讯是集成在芯片里面而不是需要调节。

注:此应用笔记中的电压电流参数都是典型值。SSL8516T引脚上的电压分布/范围请参考SSL8516T规格书。(NXP -SILERGY SSL8516T  GreenChip PFC+反激式 集成控制器 规格书解读以及中文翻译 V1 20170429详细参考深圳万正芯源有限公司资料 

注:如果应用笔记中的某个参数与规格书中的参数有出处,以规格书为准。

此应用笔记描述了SSL8516T的功能,特点,以及用于功率变换器中需要进行的调节等。

PFC/反激的大信号元件(功率元件),以及功率级设计,磁性元件设计并不包括在此应用笔记的范围内。   

 

特色

Greenchip芯片的特色/功能可以用最少的外部元件实现高可靠性,低成本,高效率的开关电源。

 

2.1  核心特点

  • SO16封装里集成PFC和反激变换控制器

  • PFC/反激变换器工作频率独立

  • 二个控制器之间不需要额外的元件来进行通讯

  • 高度集成仳,这样需要的外部元件较少

  • 集成市电电压使能/掉电保护功能

  • 内置快速锁死重启功能

  • 具有省电功能以实现低的待机功耗

     

2.2  系统特点

  • 系统故障状态条件下安全重启

  • 高压启动电流源(5mA)

  • 在安全重启模式高压启动电流源减少到1mA

  • 宽的Vcc供电范围(13.4V-38V)

  • Vcc欠压锁死保护(UVLO)

  • MOSFET驱动电压限幅功能

  • 简单的启动控制,以及Vcc电路

  • 通用的锁死保护

  • IC内置OTP过温保护

  • 利用反激开关频率检测,来精确实现PFC的开/关控制

  • HV与其他相邻引脚存在高压绝缘距离

  • VINSENSE,VOSENSE,PFCAUX,FBCTRL,FBAUX引脚开路保护功能

     

2.3 PFC特点

  • 固定Boost输出电压

  • 谷底检测的QR/DCM模式

  • 最大工作频率限制在400K以减少输入电流谐波

  • Ton控制实现高PF

  • 为实现良好的环路动态瞬态响应,增加了输入电压补偿控制

  • 过电流保护OCP

  • 软启动/软停止

  • PFC反馈环路开路/短路检测,不需要外部元件即可实现OVP

  • 可调节的PFC关断延时

  • PFC开通/关断超越控制功能(不使用此功能/屏蔽此功能)

     

2.4 反激变换器特点

  • 降频FR/DCM/QR+谷底开关检测

  • 谷底开关以达到最小开关损耗---NXP专利技术

  • 在轻载时,降频FR工作,同时最小峰值电流可调,这样可以维持在轻载时的效率

  • 频率限制在130kHz以减少开关损耗,并降低EMI

  • 电流模式控制

  • 过电流保护

  • 软启动

  • 辅助绕组可以实现精确的OVP保护

  • 输出过载/环路断开时,保护延时/超时,同样具有安全重启保护功能


3 SSL8516T原理图

1和图2为一个典型的利用SSL8516T制作的恒流驱动电源。

1 SSL8516T EMIPFC部分

2 SSL8516T 反激和输出部分

 

4 引脚信息

 

4.1 引脚分布

 

3 SSL8516T引脚分布

 

4.2引脚功能描述

1 引脚功能描述

符号

引脚

引脚功能描述

VCC

1

供电电压:Vtrip=0.6V, Vstartup=22.3V,   Vth(UVLO)=13.4V,当接入电网时,Vcc引脚电容充到Vstartup(通过IC内部HV高压电流源IHV)。这样可以防止ICVcc短路时会出现过热。当Vtrip<Vcc<Vstartup时,初始的IHV=5mA以实现快速启动。

在安全重启模式下,Vth(UVLO)<Vcc<VstartupIHV被限制在1mA以减少安合重启占空比。软小的占空比会限制故障状态下的输入功率。当Vstartup达到后,IHV被关断,同时Vcc被调节到Vstartup水平直到反激重启开始动作。

参见章节5.2可以看到完整的启动时序。

GND

2

FBCTRL

3

连接到光耦用来控制反激控制器。

VFBCTRL>4.9V时,反激输出最大功率。当VFBCTRL位于0.54V-4.0V时,反激进行FR模式。如果VFBCTRL<0.54V时,反激停止工作。

芯片内置的逻辑控制单元能够提供一个29uA=Ito(FBCTRL)的恒流源到此引脚上。Ito(FBCTRL)能够用来实现延时/暂停功能,这可以用来检测环路开环或是反激输出短路。如果只是用来调试的话,这个延时/暂停功能可以禁用,只需要将一个180kΩ的电阻连接到FBCTRL和地之间即可。

FBAUX

4

反激辅助绕组,以及变压器退磁检测,同样兼做过OVP。如果有必要的话,输入电压与过功率OPP独立。

FBAUX退磁检测以及HV引脚上的谷底检测决定反激在谷底时的开通时间。反激OVPIFBAUX>300uA(流入IC)会检测得到。芯片内置有滤波器以防止OVP误触发。反激OPP功能在IFBAUX>100uA(流出IC)时开始动作。

LATCH

5

通用的锁死保护引脚。

Vcc达到Vstartup时,LATCH引脚电容电压充到582mV(在PFC和反激开通之前)。当VLATCH<494mV时,锁死保护会被触发。PFC和反激然后关断。

芯片内置的逻辑控制能够提供一个30.5uA=IO(LATCH)的电流源(灌电流)到这个引脚上。利用IO(LATCH),可以将一个NTC电阻连接到此引脚上,这样可以提供一个另外一种温度锁死保护。

PFCCOMP

6

PFC控制环路的频率补偿引脚。

PFC驱动信号的调制----固定Ton调制信号输入。

PFC关断时,PFCCOMP引脚是钳位在一个低的电压值(3.32V或是1.18V),这取决于VINSENSE引脚上的电压Vth(sel)clmp电压大小,或是钳位在一个较高的钳位电压值:3.75V

VINSENSE

7

输入电压检测。

这个引脚有如下几个功能:

v  输入电压启动水平:Vstart(VINSENSE)=1.16V

v  输入电压停止水平(掉电):Vstop(VINSENSE)=0.89V

v  市电补偿---PFC控制环路增益带宽补偿

v  快速锁死复位:Vflr=0.75V

v  PFCCOMP钳位选择门限:Vth(sel)clmp=2.0V

v  进入待机模式:Vth(pd)=385mV

v  退出待机模式:Vth(pd)exit=460mV

VVINSENSE必须是一个平均直流值,用来表征交流AC电压。VINSENSE引脚不要用来检测输入电压的相角。

PFCAUX

8

PFC电感的辅助绕组输入,用来作为退磁时间检测,和PFC谷底开通时序检测。

为了防止在雷击浪涌时此引脚损坏,在辅助绕组与此引脚之间总是连接一个5kΩ的电阻。

VOSENSE

9

用来检测PFC的输出电压,PFC开环检测,PFC输出短路检测:

PFC输出电压开启电平 Vth(start)VOSENSE=0.5V

PFC输出电压关断电平 Vth(stop)VOSENSE=0.4V

PFC输出电压调节电平 Vth(start)VOSENSE=2.5V

PFCOVP保护水平(逐周期保护)VovpVOSENSE=2.62V

FBSENSE

10

反激电流检测引脚

在这个引脚上面,三个电压之和是可以测量的,电压分别是:

v  反激电流*串联电阻

v  Iadj(FBSENSE)*串联电阻

v  延时补偿电压

FBSENSE电路选择合适的电阻值:

v  防止或是最小可能降低反激变压器的饱和电程度

v  允许一定的调节范围---对于PFC控制器的开通和关断

v  系统工作不受输入电压的影响

dv/dt=0mV/uS时,Vsense(fb)max=545mV

dv/dt=0mV/uS时,Vsense(fb)min=232mV

当反激变换器工作于降频FR模式时,Vsense(fb)min与可调节的反激峰值电流有一定的样关性。

IC内部有二个恒流源连接在引引脚上面。

v  Istart(soft)fb=60uA

v  Iadj(FBSENSE)=2.1uA

Istart(soft)fb可以用来作为反激控制器的软启动功能。只有当软启动电容上的电压被Istart(soft)fb充电>0.55V时,反激驱动开始工作。为了确保反激控制器能开通,必须需要串联一个最小的软启动电阻,即>15kΩ

Iadj(SENSE)则用来进行PFC的开通/关断调节。

PFCSENSE

11

PFCC过电流保护输入引脚

PFCSENSE引脚可以限制了PFC变压器的最大峰值电流。这是一个逐周期的保护模式。PFC MOSFETVPFCSENSE>495mV(dv/dt=0mV/uS)会关断。

芯片内置的逻辑控制能提供一个60uA=Istart(soft)PFC的灌电流源到这个引脚上面。Istart(soft)PFC用来进行软启动和软停止功能,以避免音频噪声。PFC只有当Istart(soft)PFC将引脚电压充到VPFCSENSE>0.5V时才开始。为了保证PFC能启动起业,软启动电阻值必须超过15kΩ

PFCDRIVER

12

PFC MOSFET的驱动输出

FBDRIVER

13

反激变压器MOSFET的驱动输出

PFCTIMER

14

PFC开通和关断控制和时序

PFC开通没有延时。当反激变压器空载或是负载减少时,PFC的关断延时计时器会延缓PFC的关断。

当如下二个条件同时满足时,会触发PFC关断。

v  滤波后的反激开关频率<53kHz(仅在FR模式下有效)

v  VPFCTIMER>3V

PFCTIMER引脚上外施加一个电压的话,可以忽略掉这个FPC自动开/关功能。

v  VPFCTIMER<1.03V,   PFC导通

v  VPFCTIMER>4.4VPFC关断

HVS

15

不连接,仅做高压绝缘

HV

16

内部启动恒流源(用来向Vcc充电)连接引脚,并作为反激变压器的谷底检测输入。

谷底检测输入:FBAUX引脚的退磁检测,以及HV引脚的谷底检测一起决定反激变压器MOSFET在谷底的开通时间。

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