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1、高性能有源箝位控制IC-NCP1562A-B NCP1562系 ONSEMI 公司总结了 NCP1560,NCP1280的设计及应用经验之后的改进版本。为电压型控制，加入电压前馈技朮，提供更好的驱动及两输出的交越时间调节，以确保软开关状态的实现，主输出用于驱动正激拓朴的主功率开关MOSFET，而辅助输出用于驱动箝位MOSFET，以及二次侧的同步整流，也可用作不对称半桥的控制。NCP1562 加大了输出驱动能力，减少了IC 外部元件数，可准确地调节好最大占空比，欠压检测，过流保护等。设有软起动，跨越周期的电流限制，而且设有时间阈值，新增加的软关断电路可以让IC 在检测出故障后降下对控制器的供电，
2、若出现连续过流， 跨越周期检测即会去令软关断顺序激活。此外，外同步，前沿消隐，逐个周期式限流保护，过压，欠压保护，重迭时间调节等性能令 NCP1562成为优秀性能价格比的有源箝位控制IC。NCP1562A-B 的内部等效电路方框图如图1 所示。 16PIN 功能如下：1PIN VIN外接输入电压， 令内部高压起动调节器开始工作，由恒流源给接于 VAUX端的电容充电，不再需要外接起动电阻，充电电流为10mA，最大输入电压为100V。2PIN UVOV 用外电阻分压器接入此端，同时用于欠压（UV）及过压（ OV）检测，用新奇的专利技朮同时实现欠压过压保护。最小及最大的输入电压值由内部调节。如果 U
3、VOV 电压低于 2V，或 UVOV 电压超过 3V，即保护，精度为 3%，UV 及 OV 之间有 100mV 窗口。3PIN FF 外部接一 RC 网络，到输入端产生一个电压前馈斜波，此斜波用于 PWM 比较器设置占空比，从而改善线路调整率。一个内部下拉晶体管可将外部电容放电，放电后，电容为 GND 电平，到下一周期再充电。4PIN CS 过流检测输入，如果CS 端电压超过 0.2V（或 0.5V-B 档） ，变换器即进入逐个周期限流式工作。一旦检测出限流脉冲，周期跨越时段即开始，内部前沿消隐脉冲防止正常工作时的噪声扰动触发。前沿消隐在软起动时被禁止，在输出过载时可改善对故障的响应。5PIN
4、 GND IC 公共端，所有控制部分的GND 接于此端。6PIN RTCT外部 RT-CT分压器从 VREF接来，设置工作频率及OUT1 的最大占空比。最高工作频率可到 1MHz，锯齿波幅度为 2.0V3.0V，给 CT充放电，斜波的谷值，峰值电压精确地控制着占空比及频率，在CT放电时，输出被禁止。图 1 NCP1562 的内部等效方框电路7PIN SYNC 外时钟同步端。8PIN VREF 5V 精密基准，最大输出能力为5mA，它需要加一旁路电容， 推荐值为 0.0471.0f。9PIN VEA误差信号送入端子，并与前馈斜波比较，串入一支二极管和电阻，将此端电压加到 PWM 比较器的反相输入
5、端，内部一支上拉电阻可直接使其外接到光耦。10PIN SS用一 10A 电流源给接于此端的外部电容充电， 占空比在起动时的限制由比较此端电压和前馈斜波电压给出。在稳定状态，SS端电压大约为 3.8V，一旦 OV，UV，过热或故障， SS电容即放电，占空比逐渐减到0。11PIN tD在此端与 GMD 之间接一电阻，设置主输出与箝位输出之间的重迭时间。12PIN CSKIP 如果过流条件连续出现，变换器即被禁止工作，此时为确定故障及变换器被禁止工作的时间，由接到此端的电容Ccskip 来调节，跨越周期时段在检测出过流故障后即开始。一旦其开始工作，Ccskip 由 100A 电流源充电。如果过流故障
6、在进入软关断之前移去，此电容就以 10A 电流放电，一旦Ccskip 达到 3.0V，变换器进入软关断模式。Ccskip以 10A 电流放电，在放到0.5V 电压时，变换器重新使能。如果在此阶段，过流现象清除，Ccskip 放电到 0V，否则它又从 0.5V 开始充电，设置打呃式工作。13PIN OUT2 PWM 控制器的第二输出， 用于驱动箝位 /复位的开关， 也可用于同步整流的驱动， OUT2 有一个可调的前沿及后沿的重迭应对OUT1，源出或漏入回路加入一支12电阻，驱动能力为 1A。14PIN PGND OUT1 及 OUT2 部分的功率地，为功率级总回路。15PIN OUT1 PWM
7、控制器的主输出，内部串入0.4电阻为源出 2.5电阻为漏入，源出漏入电流的能力为2A。16PIN VAUX IC 的电源供电端，此端外接电容储能，内部电流源从VIN端为其充电，当VAUX电压达到 10.3V 时，电流源关断，输出驱动开始工作，在VAUX降到 8.0V 以下时，电流源再次起动。若工作电流超出起动电流，VAUX降到 7.0V，输出被禁止。在正常工作时，IC要通过此端由外部辅助源供电，起动电路在VAUX超过 10.3V 时被禁止，如果VAUX电压降到1.2V 以下，起动电流源减到200A。NCP1562A-B 的工作细节描述如下：NCP1562 是电压型控制器为DC/DC 变换器设计
8、的高效率，低成本的控制IC，它提供两个有可调交越时间的输出，主输出为驱动正激变换器的初级开关，第二输出为驱动箝位开关及同步整流 MOSFET（二次侧），或不对称半桥。NCP1562A-B 的一个技朮特色为软关断及过流检测后跨越周期式工作，软关断式降功率在故障检测出来以后执行，跨越周期时段在连续故障之下被终止。NCP1562减少了外接元件数及系统尺寸，可精确调整最大占空比，欠压锁定，过流保护，还有电压前馈，外频率同步，逐个周期电流限制，前沿消隐等。软关断及软起动NCP1562 的软关断和软起动功能为新颖的专利技朮。一旦故障检测出， 软关断功能可减少占空比， 直到 0%，慢慢地减小占空比来减小输出
9、功率，使箝位电容将电荷放掉， 这防止了功率变压器与Cclamp之间的振荡， 以确保变换器在预定条件下关断。软起动慢慢增加占空比，使控制器到稳定状态工作，两个特色结合在一起减小系统应力及功率过冲。占空比的控制由比较SS端电压和前馈端（ FF）斜波来控制。软起动或软关断，都由SS端的慢速充电，慢速放电来控制，在FF 斜波超出 SS端电压时，输出被禁止。软起动充电电流为 10A，软关断放电电流为100A，这也保证了快速关断。变换器进入软关断顺序，系在欠压，过压，周期跨越，或热关断时发生，一旦变换器进入软关断模式，则停在此处，直到Vss 电压达到 0.2V，如果在此前故障移去。此 110的充放电比例，
10、系用VREF与 SS端之间放一支外接电阻来做到的，电阻值选择如下：要充电电流不超过10A，否则变换器不会终止软关断程序。图 2 软启动前的软关断VEA开路图 3 VEA控制占空比之前的软关断只取决于变换器状态，软关断顺序不同的掌控可确保最快速的响应时间，并防止系统错误动作。如果软关断顺序在Vss 超过最大箝制电压 3V（FF 斜波电压）及 PWM 比较器的 VEA，之前开始就不再控制占空比。控制器命Css立即放电，如图 2。直到软关断设置的占空比等于 VEA设置的占空比。控制放电命令随后进行。如图3。如果 Vss 超过 FF 斜波及 VEA，就不再控制占空比。在开始控制Css放电以前， Vss
11、强制 FF 斜波的峰值电压，如图4。占空比在软关断开始时设置，决不会超出先前软关断的占空比。图 4 软起动之后的软关断如果 VAUX端电压达到 VAUX（off2），则 Css立即放电， 输出立即被禁止， Vss 将不会再由外部拉上拉下。电流限制NCP1562 有两个过流保护模式，逐个周期及跨越周期从而在过载时提供了最好的保护。逐个周期限流在逐个周期限流模式，一旦CS 端电压达到限流电压的阈值（VILIM） ，导通阶段就终结，对于 NCP1562A 为 0.2V，而 NCP1562B 为 0.5V。跨越周期式限流传统上 CS端上的电压高于 VILIM时，即触发跨越周期故障，但不幸的是现代控制器
12、的快速响应时间使 CS 端硬性地高于 VILIM。用一个更高的电压阈值替代去检测跨越周期故障，NCP1562采用一个时段， 在监视器中，限流比较器若连续为逐个周期式限流状态，即令变换器停止工作，禁止变换器的时间和变换器被禁止的时间由CSKIP 端的电容 Ccskip 调节。一旦逐个周期限流故障被检出，周期跨越检测电路给Ccskip 用 100A 电流充电。 如果限流故障持续存在， Ccskip 便连续充电， 直到达到跨越周期的上限阈值 （Vcskip(peak)）3.0V，一旦达到此值，控制器即进入软关断模式。Ccskip 以 10A 电流放电，一旦 Ccskip 达到低的跨越周期电平（ Vc
13、skip(valley) ）0.5V，一个新的软起动顺序开始，如果过流条件仍旧存在，电容开始再次充电，除非Ccskip 放电到 0V。跨越周期电容提供一个过流条件记忆点，如果连续过流达到Vcskip(peak)之前移去，Ccskip 又开始一个可控的放电， 如果连续过流故障在Cckip1 完全放电之前再次被检出， Ccskip又从现有电压水平充电， 以较少的时间达到Vcskip(peak)，图 5 示出工作波形， 此为连续过流条件，对最佳工作状态，周期跨越的放电时间会比软关断周期长。图 5 跨越周期工作的波形在一些情况，可能希望在几个跨越周期检测出来之后锁住NCP1562，这可以很容易地用一个
14、外部电路锁住，图2 和图 3 示出满足上述要求的锁闩。在电路工作中，将CSKIP 端拉到VREF可防止它到达 Vcskip(valley)，一旦 CSKIP 电压达到锁闩值就打开了， 外部锁闩可以用来给 UVOV 电压降下到 VUV来禁止 VREF完成。图 6 中的闩锁由 TTL 电平触发状态输出缓冲器组成，使能端（OE）和输出端（ OUTY）接到 CSKIP 端，Vcc 和 INA 端接到 VREF端，缓冲器的输出在OE 为低电平时，为高阻抗，一旦连续电流限制条件检测出来，CSKIP 时段即开始， CSKIP 开始充电，一旦电压达到缓冲器的使能阈值，缓冲器的输出即拉到VREF，从而锁住 CS
15、KIP 时段。缓冲器的 OE 阈值典型为1.5V。图 6 用 MiniGate 缓冲器在外部闩锁图 7 用分立 MOS 在外部闩锁闩锁的执行也可以用分立的N 沟和 P 沟 MOSFET 完成，见图 7。闩锁在 CSKIP 电压达到 M1 阈值时，即使能。一旦M1 导通，就会将 M2 的栅压拉低， CSKIP 于是就由 M2 拉到VREF。Rpull-up 的大小要正确选择。如果Rpull-up 太大，它就不能保持M2 在 VREF变化时关断。这会导致控制器在开始供电时被锁住，在实际执行时M1 的阈值为 2V，电阻 Rpull-up 选为 24.9K。前沿消隐电流检测信号的前沿尖刺会导致功率开关
16、的传输，电流信号通常用一个RC 低通滤波器，以防止限流电路提前触发，当然低通滤波器不可避免地会改变电流脉冲的形状，还增加了成本及复杂性， NCP1562 采用 LEB 电路，此电路阻塞住每个电流脉冲的前70ns，这就拿掉了前沿的尖刺，又没改变电流波形。消隐期间在软起动时被禁止，消隐阶段可以比起动周期长一些。如果输出没有达到稳压时，比较器饱合输出为低电平时它也可能被禁止，这在电源起动或输出过载时会出现。电源电压及起动电路NCP1562 的内部起动调节器，消除了对外部起动元件的需要，此外，这个调节器提高了效率，当正常工作时，它不再消耗功率。但还是要加一个辅助绕组供电，NCP1562有一最佳起动电路，减小了对电源电容的需求，更重要的是缩小了体积。起动调节器由恒流源组成， 它从输入电压供给电流到VAUX的外接电容 CAUX， 起动电流典型为 10mA。图 8 启动电路波形一旦 CAUX电压达到 10.3V（VAUX on）起动调节器即被禁止。输出驱动使能，如果此时没有 OV，UV，跨越周期或热关断故障，起动调节器仍保持禁止，一直达到8.0V 的低压阈值 V
