SD8583S电源芯片车充ic方案

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1、 SD8583S 说明书 杭州士兰微电子股份有限公司 版本号 1 0 http 共 10 页 第 1 页 内置高压MOS管的原边控制开关电源 描述 SD8583S是内置高压MOS管功率开关的原边控制开关电源 PSR 采 用PFM调制技术 提供精确的恒压 恒流 CV CC 控制环路 具有非常高 的稳定性和平均效率 采用SD8583S设计系统 无需光耦 可省去次级反馈控制 环路补偿 精简电路 降低系统成本 SD8583S适用8 10W输出功率 内置线损补偿功能和峰值电流补偿功 能 主要特点 内置高压 MOS 管功率开关 原边控制模式 低启动电流 前沿消隐 逐周期限流 PFM 调制 降峰值模式 过压

2、保护 欠压锁定 环路开路保护 最大导通时间保护 过温保护 线损电压补偿 峰值电流补偿 应用 充电器 适配器 待机电源 产品规格分类 产品名称 线损补偿 封装类型 打印名称 材料 包装 SD8583S 6 SOP 7 255 1 27 SD8583S 无卤 编带 士兰微电子 SD8583S 说明书 杭州士兰微电子股份有限公司 版本号 1 0 http 共 10 页 第 2 页 内部框图 FB ISEN VCC 振荡器 驱动 120mV 恒压控制 开启控制恒流控制 GND 2 前沿 消隐 1 6 欠压锁定基准电压偏置电流 4 7 误差 放大 Drain 5 2 0V CDC 3 线损 补偿 Dra

3、in FB 过温保护 S R Q 保护恢复 时间 S R Q 负载 检测 电流 补偿 0 50 0 38 0 28 0 21 0 17 环路开路保护 FB过压保护 最大导通时间保护 VCC过压保护 管脚排列图 CDC ISEN 1 2 3 4 7 6 5 SD8583S VCC FB Drain Drain GND 管脚说明 管脚号 管脚名称 I O 功 能 描 述 1 VCC P 供电电源 2 FB I 反馈电压输入端 3 CDC I 输出线损补偿端 4 ISEN I 峰值电流采样端 5 6 Drain O 高压 MOS 管漏端 7 GND G 地 士兰微电子 SD8583S 说明书 杭州士

4、兰微电子股份有限公司 版本号 1 0 http 共 10 页 第 3 页 极限参数 除非特殊说明 Tamb 25 C 参 数 符 号 参 数 范 围 单 位 供电电压 VCC 0 3 27 V 内部电源电压 VREF5V 0 3 5 5 V FB输入电压 VFB 30 30 V 其他输入电压 VIN 0 3 5 5 V 输入电流 IIN 10 10 mA 工作结温 TJ 150 C 工作温度范围 Tamb 20 85 C 贮存温度范围 TSTG 40 150 C ESD 人体模式 ESD 2500 V 漏源击穿电压 BVDSS 600 V 栅源电压 VGS 30 V 漏极电流 ID 2 A 漏

5、极脉冲电流 IDM 8 A 耗散功率 PD 25 W 单脉冲雪崩能量 EAS 135 mJ MOS 管电气参数 除非特殊说明 Tamb 25 C 参 数 符 号 测 试 条 件 最小值 典型值 最大值 单位 MOS管电流规格 ID 2 0 A 静态漏源导通电阻 RDS ON VGS 10V ID 1 A 4 3 5 6 输入电容 Ciss VGS 0V VDS 25V f 1MHz 220 320 420 pF 输出电容 Coss 28 40 52 反向传输电容 Crss 0 85 1 25 1 65 导通延迟时间 td ON VDS 0 5BVDSS VGS 10V ID 2A 7 10 1

6、3 nS 上升时间 tr 20 28 36 关断延迟时间 td OFF 10 14 18 下降时间 tf 12 18 24 漏源击穿电压 BVDSS VGS 0V ID 50 A 600 V 士兰微电子 SD8583S 说明书 杭州士兰微电子股份有限公司 版本号 1 0 http 共 10 页 第 4 页 电气参数 除非特殊说明 VCC 18V Tamb 25 C 参 数 符 号 测 试 条 件 最小值 典型值 最大值 单位 供电电源部分 启动电流 IST VCC 16V 1 5 3 A 静态工作电流 IDD ISEN 0 FB 0 240 300 360 A 启动电压 VST 16 3 17

7、 8 19 3 V 关断电压 VSP 8 1 8 8 9 5 V 内部供电电源 VREF5V 4 75 5 0 5 25 V VCC 过压保护电压 VCCOVP 25 5 27 0 28 7 V 反馈部分 使能开启电压 VEN 40 120 200 mV 开路保护电压 VBLANK 0 8 1 1 1 4 V 开路保护延迟时间 TBLANK 0 8 1 2 1 6 S 恒压阈值 VCV 3 96 4 00 4 04 V FB 过压保护电压 VFBOVP 6 2 6 9 7 6 V 恒压关断时间限制 TOFFmax 0 80 0 90 1 00 mS TOFFmin 0 6 0 8 1 0 S

8、动态特性部分 前沿消隐时间 TLEB 0 35 0 45 0 55 S 恒压环路最大占空比 1 DSmax 49 50 51 保护恢复时间 TPRT 13 14 5 16 mS 最大导通时间保护 TONmax ISEN 0V FB 2V 25 35 45 S 限流部分 峰值电流检测阈值 1 VPK1 1 00 CDC 2 00V 485 500 515 mV 峰值电流检测阈值 2 VPK2 0 65 CDC 1 45V 368 380 392 mV 峰值电流检测阈值 3 VPK3 0 40 CDC 1 05V 270 280 290 mV 峰值电流检测阈值 4 VPK4 0 30 CDC 0

9、75V 204 210 216 mV 峰值电流检测阈值 5 VPK5 0 CDC 0 60V 165 170 175 mV 补偿部分 线损电压补偿 FB FB 6 峰值电流补偿 VPK CDC 5V FB 10V 40 50 60 mV 过温保护部分 过温保护 TOTP 140 145 150 C 过温保护迟滞 TOTP hys 30 C 注释1 恒压环路占空比 即变压器副边导通时间所占整个周期的比值 定义为Ds Dsmax 0 5 士兰微电子 SD8583S 说明书 杭州士兰微电子股份有限公司 版本号 1 0 http 共 10 页 第 5 页 参数温度特性 12 0 8 0 4 0 0 1

10、2 0 温度 C 启动电流 A 40 20020406080120 启动电流vs 温度 温度 C 启动电压 V 启动电压vs 温度 温度 C 关断电压 V 关断电压vs 温度 温度 C 恒压阈值 V 恒压阈值vs 温度 100 8 0 4 0 15 0 16 0 17 0 18 0 20 0 21 0 40 20020406080120100 6 0 7 0 8 0 9 0 11 0 12 0 40 20020406080120100 3 30 3 50 3 90 4 10 4 50 40 20020406080120100 19 0 10 0 3 70 4 30 功能描述 SD8583S 是

11、离线式开关电源集成电路 是内置线损补偿和峰值电流补偿的高端开关电源控制器 通过检测变压器 原级线圈的峰值电流和辅助线圈的反馈电压 控制系统的输出电压和电流 达到输出恒压或者恒流的目的 完整的工作周期分为峰值电流检测和反馈电压检测 当 MOS 管导通 通过采样电阻检测原级线圈的电流 此时 FB 端电压为负 输出电容对负载供电 输出电压 VO下 降 当原级线圈的电流到达峰值时 MOS 管关断 FB 端电压检测开始 存储在次级线圈的能量对输出电容充电 输出 电压 VO上升 并对负载供电 当同时满足恒压 恒流环路控制的开启条件后 MOS 管才开启 随之 芯片再次进入峰 值电流检测 1 电路启动和欠压锁

12、定 系统上电 电路由高压直流母线通过启动电阻对 VCC 管脚外置的电容充电 当 VCC 上升到 17 8V 电路开始工作 在电路正常工作过程中 由启动电阻和辅助线圈共同供电来维持 VCC 电压 当 VCC 下降到 8 8V 进入欠压锁定状态 启动电阻对 VCC 电容供电 VCC 上升到 17 8V 电路启动重新工作 士兰微电子 SD8583S 说明书 杭州士兰微电子股份有限公司 版本号 1 0 http 共 10 页 第 6 页 2 峰值电流检测 当驱动为高电平 MOS 管导通 通过采样电阻检测呈线性增大的原级线圈的电流 当达到设定的电流限制值即峰 值电流 MOS 管关断 在 MOS 管导通时

13、会产生一个瞬间的毛刺 如果该毛刺的幅度超过峰值电流阈值 VPK 即会导致驱动关断 因此设 置前沿消隐时间 TLEB 0 45 s 消除由该毛刺带来的可能的误触发 根据 CDC 管脚电压来检测系统负载 不同的负载状态对应不同的峰值电流阈值 当 0 CDC 0 60V 峰值电流阈值 VPK5 170mV 当 0 30 CDC 0 75V 峰值电流阈值 VPK4 210mV 当 0 40 CDC 1 05V 峰值电流阈值 VPK3 280mV 当 0 65 CDC 1 45V 峰值电流阈值 VPK2 380mV 当 1 00 CDC 2 00V 峰值电流阈值 VPK1 500mV Vpk CDC 1

14、0 16 30 55 100 LOAD 0 50 0 38 0 28 0 21 0 17 2 00 1 45 1 05 0 75 0 60 0 0 3 峰值电流补偿 由关断延迟时间导致实际检测到的峰值电流值 随着输入交流电压的增大而增大 而峰值电流值直接反映输出电流 因此造成输出电流随输入交流电压的线性调整率会比较差 SD8583S 利用反馈电压 FB 管脚的负电平来检测交流输入电压 根据检测到的负电压产生一个恒流源 叠加到峰值 电流检测 ISEN 端 使不同输入电压下的峰值电流基本保持不变 改善输出电流的调整率 4 反馈电压检测 当 MOS 管关断 反馈电压为正 在 FB 为正的 2 3 时

15、间点进行采样 采样得到的电压经过与恒压阈值 VCV的比较 放大 保持 产生恒压环路的关断时间 TOFF 从而实现输出的恒压 同时电路对 FB 为正 为负或衰减振荡的时间进行计算 FB 为正的时间为 TOFF1表示变压器的次级线圈有电流 FB 为负的时间为 TON FB 衰减振荡的时间为 TOFF2 在这两个时间内变压器的次级线圈没有电流 该开关电源的占空比 T T TTT T D OFF1 ONOFF2OFF1 OFF1 S 士兰微电子 SD8583S 说明书 杭州士兰微电子股份有限公司 版本号 1 0 http 共 10 页 第 7 页 输出电流即变压器次级线圈的平均电流 PK SOFF1S

16、P OUT I 2 nD T TI I 2 ISP为次级线圈的峰值电流 IPK为原级线圈的峰值电流 n 为原次级线圈的匝比 因此 在峰值电流恒定的条件下 当 DS DSmax 0 50 该占空比由电路内部设定 电路进入恒流环路控制模式 实现输出电流的恒定 0 FB 0 t t TOFF VCV TOFF VDRIVE TON TOFF1 TOFF2 sample TON ISEN t 0 5 线损补偿 在实际的应用设计中 输出电压在电缆线上会有不同程度的压降 VCAB 考虑到不同输出电流下的 VD基本不变 该因素忽略而着重考虑与输出电流呈正比的 VCAB 因此为了提高输出电压 的负载调整率 需对恒压阈值 VCV进行一定的补偿 根据输出电流计算公式 在峰值电流恒定的条件下 占空比 DS即表示输出电流的负载情况 补偿前系统空载占空比约为 0 恒压阈值为 4 0V 补偿后系统满载的占空比为 0 5 恒压阈值为 4 24V 定义 SD8583S 线损补偿系数为 6 6 FB 过压保护 当 FB 管脚电压超过过压保护电压 VFBOVP 6 9V 时 驱动关断 该状态保持 14 5ms 后驱动重新