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1、数字式准谐振操作 PWM 电流模式控制器 1 IW1691 数字 PWM 电流型控制器准谐振软开关技术操作 一特征 1.原边反馈消除了光电子的光电隔离器,简化了设计 2.准谐振软开关技术操作整体效率最高 3.EZ-EMI 设计很容易满足全球 EMI 标准 4.130kHz 以上的开关频率能减小适配器尺寸 5.内置电缆降低成本 6.非常紧密的输出电压调节 7.没有所需的外部组件补偿 8.符合 CEC / EPA 空载功耗和平均效率法规 9.内置输出恒流控制与主面反馈 10.低启动电流（典型的 10A） 11.内置软启动 12.内置短路保护和输出过电压保护 13.可选的 AC 线下/过电压保护 1
2、4.超温保护 二说明书 iW1691 是一个高性能的 AC / DC 电源供应控制器，它采用了数字化控制技术 建立峰值电流模式 PWM 反激式电源。该器件工作在准谐振模式，在重负载情况下 能提供高效率的内置的一些关键保护功能，同时最大限度地减少了外部元件数， 简化了 EMI 设计，并降低总材料成本。 iW1691 消除二次反馈电路，同时实现出色 的线路和负载调节。它也消除了用于环路补偿组件在所有工作稳中求进条件。它 允许一个脉冲由脉冲波形分析环路响应速度远远超过传统的解决方案，从而改进 了动态负载响应。内置的电流限制功能使优化变压器设计在宽输入电压通用离线 应用范围内。 数字式准谐振操作 PW
3、M 电流模式控制器 2 在轻负载确保超低的工作电流的 iW1691 是针对最新的应用监管标准的理想的 平均效率和待机能力。 三应用 1AC / DC 适配器/充电器、手机、PDA 、数码相机 2消费类电子产品的 AC / DC 适配器 图 3.1 典型应用电路 四引脚说明 数字式准谐振操作 PWM 电流模式控制器 3 五极限参数 绝对最大额定参数值或范围，如果超出造成永久性损伤。最大安全操作条件， 在电气特性 6.0 中。 引脚 名称 类型 引脚功能 1 NC 没有连接 2 VSENSE 电压输入 辅助电压检测（用于初端调节） 3 VIN 电压输入 从整流线电压检测信号输入 4 SD 电压输入
4、 外部关机控制，如果不用通过电阻接地 5 GND 接地 接地 6 ISENSE 电压输入 初级电流检测 7 OUTPUT 输出 栅极驱动外部 MOSFET 开关 8 VCC 电压输入 逻辑电源和复位电路的电源 数字式准谐振操作 PWM 电流模式控制器 4 六典型性能特征 在 VCC = 12 V，40T85，除非另有规定（注 1） 条件 符号 范围 单位 直流电源电压范围（引脚 8，ICC = 20mA 的最大值） VCC -0.318 V 直流电源电压范围（引脚 8，ICC = 20mA 的最大值） ICC 20 mA 输出 -0.318 V VSENSE输入(引脚 2, IVsense 1
5、0 mA) -0.34.0 V VIN 输入 (引脚 3) -0.318 V ISENSE输入（引脚 6） -0.34.0 V SD 输入（引脚 4） -0.318 V TA25C 的功耗 PD 526 mW 最高结温度 TJMAX 125 储存温度 TSTG -65150 在 IR 回流导致温度在 IR15 秒 TLEAD 260 热敏电阻环境 JA 160 /W 静电阻抗器额定 JEDEC JESD22-A114 2000 V 封闭测试 JEDEC 78 100 mA 参数 符号 条件 最小值 典型值 最大值 单位 VIN（引脚 3） 起动低电压阈 值 VINSTLOW TA=25 正沿脉
6、冲 335 369 406 mV 启动电流 IINST VIN=10V,CVCC=10F 10 15 A 关闭低电压阈 值 VUVDC TA=25 正沿脉冲 201 221 243 mV 输入阻抗 ZIN 启动后 25 K 数字式准谐振操作 PWM 电流模式控制器 5 参数 符号 条件 最小值 典型值 最大值 单位 VSENSE（引脚 2） 输入漏电流 IBVS VSENSE = 2 V 1 A 标称电压阈值 VSENSE(NOM) TA=25 负沿脉冲 1.523 1.538 1.553 V 输出过压保护 阈值- 00， - 01， - 03 VSENSE(MAX) TA=25 负沿脉冲 1
7、.846 V 输出过压保护 阈-04 VSENSE(MAX) TA=25 负沿脉冲 负荷 100% 1.993 V OUTPUT(管脚 7) 输出低电平电 阻 RDS(ON)LO ISINK=5mA 40 输出高电平电 阻 RDS(ON)HP ISOURCE=5mA 175 上升时间 tR TA=25 CL=330 pF 10%90% 200 300 ns 下降时间 tF TA=25 CL=330 pF 90%10% 40 60 ns 最大开关频率 -00, -01, -03, -04 fSW(MAX) 任意组合线路和 负载 130 140 kHz 数字式准谐振操作 PWM 电流模式控制器 6
8、 备注 备注 1：调整前设定在 12 V 以上的启动阈值的 VCC。 备注 2：这些参数是不是 100%测试，保证设计和表征。 备注 3： 工作频率的基础上的线路和负载条件的不同而不同， 详情请参阅操作理论。 参数 符号 条件 最小值 典型值 最大值 单位 VCC（管脚 8） 最大工作电压 VCC(MAX) 16 V 启动阈值 VCC(ST) VCC 上升 10.8 12 13.2 V 欠压锁定阈值 VCC(UVL) VCC 下降 5.5 6.0 6.6 V 工作电流 ICCQ CL=330pF VSENS =1.5V 3.5 5 mA ISENSE 管脚 6 峰值限制阈值 VPEAK 1.0
9、45 1.1 1.155 V 短路保护参考 VRSNS 0.127 0.15 0.173 V CC 门限 VREG-TH 1.0 V SD（引脚 4） 关断阈值 VSD-TH TA=25 0.95 1.0 1.05 V 再启动关机阈 值 VSD-TH 1.2 V 输入漏电流 IBVSD VSD=1.0V 1 A 下拉电阻 RSD TA=25 7916 8333 8750 上拉电流源 ISD TA=25 96 107 118 A 数字式准谐振操作 PWM 电流模式控制器 7 七典型特征 图 7.1 VCC 电源启动电流和电压关系 图 7.2 启动阈值和温度关系 数字式准谐振操作 PWM 电流模式
10、控制器 8 图 7.3 开关频率为理想开关频率与温度关系 图 7.4 内部参考电压与温度关系 数字式准谐振操作 PWM 电流模式控制器 9 八方框图 图 8.1 IW1691 方框图 九工作原理 iw1691 是一个数字控制器，使用一个专有的初级侧控制技术无需光电隔离反 馈二次调节电路，传统的设计要求。这个设计满足交流/直流适配器的低成本解决 方案。使用的 iw1691 临界不连续导通模式（CDCM）或脉冲宽度调制（PWM）方式 在高输出功率水平和开关脉冲频率调制（PFM）模式在轻负载减少功耗符合 EPA 2 规范。 此外， iWatt 的数字化控制技术使其获得快速的动态响应， 严格的输出调节
11、， 全功能保护电路的初级侧的控制。 数字逻辑控制模块产生开关的开启时间和关闭信号的基础上的线电压和输出 电压反馈信号的时间信息和提供的命令来动态控制外部 MOSFET 的电流。系统的循 环是由数字误差放大器内部补偿。系统有足够的相位和增益裕度是保证设计和没 数字式准谐振操作 PWM 电流模式控制器 10 有外部模拟组件为回路补偿要求。该 iw1691 采用先进的数字控制算法来减少反馈 时间，提高系统的可靠性。 此外，实现准确的二级恒流操作，且不需要任何二次反馈器件和控制电路。 内置的保护功能，包括过电压保护（OVP） ，输出短路保护（SCP）和软启动，AC 线 褐色，过流保护，和 ISENSE
12、 故障保护。如果芯片检测到任何意义引脚是开路或短 路 iw1691 自动关闭。 iWatt 的数字控制方案是专门设计用来解决功率转换的。 这种创新的技术符合 监管要求，绿色操作模式是实际的设计考虑，是理想的低成本解决方案，有着最 小尺寸和最高的性能输出控制。 9.1 引脚功能 NC （引脚 1） ：没有连接。 VSENSE （引脚 2） ：辅助绕组感应信号输入。这提供了用于调节输出二次电压 反馈。 VIN （引脚 3） ：从整流线电压检测信号输入。VIN 输入电压调节，使用一 个电阻网络，有比例缩小。它是用于输入欠压和过压保护。该引脚还提供在启动 电流 IC 供应。 SD （引脚 4） ：外部
13、关机控制。如果关闭控制不使用，该引脚应通过一个 电阻连接到 GND。 GND （引脚 5） ：接地。 ISENSE （引脚 6)：初级电流检测。用于循环周期的峰值电流控制。 OUTPUT （引脚 7） ：为外部 MOSFET 开关的栅极驱动。 VCC （引脚 8） ：在正常操作过程中为控制器的电源。该控制器将启动时的 VCC达到 12 V，将停机时的 VCC 电压低于 6V。一个去耦合电容应连接的 VCC引脚和 GND 之间。 9.2 启动 启动 VIN引脚前通过 VIN和 VCC之间的二极管为 VCC的电容充电。 当 VCC的充电电压完全高于启动阈值工作电压 VCC(ST)，使能信号变为活动
14、状态，并启 用控制逻辑；VIN的开关导通，模拟-数字转换器开始检测输入电压。一旦 WIN引脚 数字式准谐振操作 PWM 电流模式控制器 11 上的电压是上述 VINSTLOW，iW1691 开始软启动功能。一种自适应的软启动控制算法是 应用在启动状态，在此期间的初始输出脉冲将比较小，并逐渐变大，直到完整的 脉冲宽度来实现。峰值电流被峰值电流比较器周期性的限制。 如果在任何时候，VCC电压低于 VCC(UVL)的阈值，那么所有的数字逻辑复位。这时 VIN 开关关闭，VCC电容再次充电达到启动阈值。 图 9.1 启动排序图 9.3 原发性反馈理解 图 9.2 显示了简化反激式转换器。当开关 Q1
15、导通期间 ton(t)的电流 Ig(t)是直 接来自整流正弦 Vg(T)。能量 Eg(t)被存储在磁化电感 LM中。整流二极管 D1 反向偏 置，负载电流 IO被供给次级电容 CO。Q1 关断时，D1 导通和存储的能量 Eg(t)被传 递到输出。 数字式准谐振操作 PWM 电流模式控制器 12 图 9.2 简化反激式转换器电路 为了紧密调节输出电压，输出电压和负载电流需要被准确感测。这一信息可以 通过辅助绕组在 DCM 反激式转换器读取。在 Q1的导通时间，输出滤波电容 CO提供 负载电流。假设 Q1两端的电压下降为零，LM两端的电压是 Vg(t)。Q1中的电流线性 斜坡的速度为： ( )( ) gg M ditvt dtL （9.1） 导通时间结束时，电流上升到： _ ( ) () gON gpeakON M v tt it L （9.2） 该电流存储的能量为： 2 _ () 2 M ggpeakON L Eit （9.3） Q1 关断时，Ig(t)在 LM 强制所有绕组的极性发生逆转。忽略通信时间引起的漏感 LK 在关闭的瞬间，初级电流转移到次级的峰值振幅： _ ( )() P dgpeakON S N i tit N （9.4） 假想次级绕组是主人而辅助绕组是奴仆。 数字式准谐振操作 PWM 电流模式控制器 13 图 9.3 辅助电压波形 辅助电压有下式
