NCP1280高压有源箝位控制IC功能介绍

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1、NCP1280 高压有源箝位控制 IC 功能介绍有源箝位电压型 PWM 控制器专用于脱线电源。NCP1280 为脱线电源的高效率。少元件数提供一个高集成的解决方案。这 种电压型控制器，提供了初级侧正激拓扑驱动主驱动MOS及辅助功率MOS,使 它工作在有源箝位状态。第二输出可调节其延迟时间，也可以用来驱动二次侧的 同步整流，或不对称半桥电路。内含高压启动电路（700V）减少了元件数及系 统功耗。附加特点还有线路的欠压，过压保护，软启动，单一电阻设置开关频率。 线路电压前馈。两种方式的过流保护，最大占空比控制。并使变换器在低成本下 有最佳性能。与传统正激方式相比，NCP1280使系统保持低成本的情

2、况下提高转换效率。 特色内高压启动调整器。（250V700V） 双控制输出，可调重叠（或间隔）时间。 可调最大占空比控制。单一电阻振荡器频率设置。 快速线路前馈。线路欠压，过压锁定。 两种类型的过流保护。可调软启动时间 精密5V基准。典型应用脱线电源 100500W电脑电源 工业电源 等离子/LCD TV前端电源 基本应用电路如图 1 所示。M3VD-1M1M2lDOptoII1Startup L FeedforwardUV.OVOverlapDelayNCP1280OUT2QUT1ErrorAmplifierSR Drive图1 NCP1280有源箝位正激电路用于PFC之后的示意图 引线端子

3、功能1. Vin该端接输入电压，它可以接交流整流滤波后的电压也可以接PFC之后的 电压，内部恒流源从此端到VAVX端的电容接口。充电电流典型为13.8mA。 最高输入电压 700V。2. NC 空端子。3. UV/OV 提供线路欠压及过压保护。的建立的电压范围为 2：1。如果需要，OV 功能可以不用。从此端接一支齐纳二极管即可。4. FF从Vin到FF端接一电阻调节前馈斜波电压的幅度。它正比与Vin,用改 变前馈电压幅度的方法去改善开环线路调整率。5. CS电流检测输入，如果CS上的电压超过0.48V或0.57V变换器就进入逐 个周期的跨跃式限流工作模式。6. CSKIP 在此端到地之间接一个

4、电容，来设置跨跃周期，在故障周期之后紧跟 一个软启动程序。7. RT 在此端到地接一电阻来设置工作频率。8. DCMAX 在此端到地接一电阻来设置最大占空比。它接在最大占空比比较器 的反相输入端，它比较远端和前馈斜波电压来决定最大占空比。9. SS 一个内部6.2mA电流源给接于此端的电容充电。在启动过程中，占空比 由比较器比较此端和斜波电压决定。10. VEA 误差放大器信号进入端，误差放大器在二次侧，典型通过光耦送过 来。并与前馈斜波比较。串一支二极管和电阻提供此端一个电压。然后加到 PWM 比较器的反相输入。11. VREF精密5V基准输出，最大输出能力6mA。12. TD在Vref和此

5、端之间接一个电阻，用于设置0UT1和0UT2之间的重 叠（或延迟）13. OUT2 PWM的辅助输出，具有与OUT1的前沿及后沿的重叠（或延迟）， OUT2可驱动箝位MOS，也可用来驱动二次侧的同步整流。也可两者同时驱 动。14. GND 控制电路公共端。15. OUT1 主功率 PWM 的输出驱动端。16. VAUX正的IC工作电源电压端。该端接到外部电容以作启动储能。内部 电流源从Vin给它充电，该端电压一旦达到11V，电流源即关闭，而由外部 辅助绕组供电，而VAUX电压降到7V时，电流源再次开启充电。此外还应接 一支旁路电容。介绍NCP1280在传统的正激电路，但基于效率提升和降低成本的

6、考虑，NCP1280 提供两个输出端，OUT1控制正激拓朴的主功率开关，OUT2有一个可调重叠延 迟，它可以控制有源箝位（复位）开关，或任何其它互补驱动拓朴，例如不对称 半桥。此外 OUT2 还可以用于控制二次侧的同步整流，以消除对外部控制电路的 需要。其它特色包括两种类型的过流保护，线路过压或欠压检测，快速线路电压 前馈，软起动以及最大占空比限制。方块图见图 2。NCP1280中还提供了电流型控制的一些优点，如快速线路前馈，逐个周期电 流限制，它消除了低功率的抖动斜波补偿和对噪声的敏感。有源箝位拓朴传统正激电路中变压器的复位电压由与输入电压对应的匝数比的绕组来设 置，而有源箝位拓朴的复位电压

7、在变换器关闭时是恒定的，仅取决于输入电压和 占空比，这种转换对主功率 MOS 的电压应力比较低，允许使用较低电压的 MOSFET。通常较低电压的MOSFET有较低的导通电阻和较低的成本。因此较 低的系统成本和较高的效率就实现了。此外，较低的电压应力允许变换器工作在 更大的占空比之下。这就减少了初级峰值电流和二次侧电压应力。从而减少了二次侧的滤波电感的体积。n n5.0 V Reference SDissb-启I 11PWMI | kinparaDor |aNrVJXfDF：McnolcmcStartLatch(ResetDcminan：!Pulse(flCXJ nsjSoft Slartcmp

8、aratorMas DCCcmparalorTnrnimed during manufacturing! bo obtain 1.3 V with Rt=1D1 kOOne Shc1f FF Ranp AaiuslaDle；图2 NCP1280 的内部等效电路 高压启动调节器NCP1280内部有一个700V的高压起动调节器，它消除了对外部起动元件的 需要。此外，这个调节器提高了供电效率，当正常工作后不再消耗功率。但是要 由辅助电源供电。起动调节器由恒流源组成。它从输入线路电压供给电流到 Vaux 端的外接电容（Caux）起动电流典型为13.8ma。一旦Vaux充到11V，起动调节器关断，输出被

9、禁止。当Vaux降到7V，输出被禁止，起动调节器重新开启。这种711 型的工作模式是典型的动态自供电（DSS）方式。一旦输出电压建立，Vaux端可以 在外部偏置到7V以上，以便防止起动调节器再次开启。推荐偏置源Vaux从变 压器的辅助绕组产生辅助源供电。也可以用一个独立的电压源供电。如果用一个 独立电压源供电，而且Vaux在输出始能之前给出，或在故障时它仍旧存在。一 个短脉冲发生器（图 2）将不会出来，而输出仍将关断。随着DSS源电流流到Vaux端，放一个二极关在Caux和辅助源之间。，见图 29。这就允许 NCP1280 给 Caux 充电，此时，可防止起动调节器源出电流到辅助 源。线路欠压

10、，过压关断NCP1280内部设计了过压及欠压关断保护。欠压阈值为1.52V。过压阈值为 3.16V 比值为 1： 2.4，如果输入电压范围超过预置的 OV 阈值。 OV 功能就被禁 止。此处接一齐纳二极管到地。齐纳电压应低于 3.6V。Soft-Start VoltageH nrn门厂UV or OV FaultT X Propagation delay tooutputs (如/ or toV)1 SOFT-START* 1 1UV/OV VoltageI-1-1111-VftUX(on) %UX VUX(off)OV2VOVOV%UXon)Vaux YUX(off)OVVovUV/OV V

11、oltageVuv OVOUT2OVOUT1-JI-11- n Li rnUV/OV 电路用外接电阻网络到输入端。电阻分压器必须使 Vin 在所需范围 时能令控制器工作。如果超出此范围，则软启动端电容放电，输出立即被禁止， 重叠及延迟也终止，见图 3。如果检测出欠压条件， 5V 基准也将被禁止。OUT2OVOUT1OV 0V I IIJ LI_I I I I图 3 UV/OV 的故障时序图 4 软起动时序一旦UV或OV条件移去，VAUX达到11V时控制器又从软启动开始。它们 彼此之间的关系见图 4。UV/OV 端还用于执行一种遥控功能。偏置 UV/OV 端电压就可控制 PWM IC 组成的变换

12、器。前馈斜波发生器NCP1280 内的前馈电压比较器用于应对线路电压变化。一个与线路电压 Vin 成比例的斜波与 VEA 相比较。如果线路电压变化则前馈斜波的斜率也相应地变 化。占空比也会立即调整。以取代对线路电压变化导致系统反馈到VEA的变化的 等待。接一电阻在Vin和FF端（Rff）之间设置前馈电流（IFF）FF斜波由内部1Opf 电容产生与IFF成比例的恒流。一旦振荡器斜波达到2.0V,前馈斜波即完成（10pf 电容放电）请参照图 2 设计前馈电压发生器。IFF 通常为几百微安，取决于工作频率和所需的占空比，如果工作频率和最 大占空比设定，则Iff可计算如下：Iff=（Cff*Vcd（i

13、nv）*125KQ）/（6.7KQ *喺）此处，VDC （INV）是最大占空比比较器的反相输入端的电压。而Ton max 是最大导通时间。ON（MAX）特性图示出IFf和DCMax之间的关系，例如：如果系统设计工作在200KHz, 最大占空比为60% （在100V输入），DCmax端可以接地。且IFF计算如下：T=1/F=1/200KHz=5|J STon（max）=DCmax*T=0-6*5-0us=3-0M sIFF =（Cff*Vdc（inv）*125KQ）/（6.7KQ *Ton（max）=（10pf*0.888V*125KQ ） / （6.7KQ *3.0ms） = 55.2A对最低

14、线路电压100 v,所需前馈电阻可用下式计算：RFF=Vin/IFF-12.0KQ=100V/55.2 A-12.0KQ=1.82MQ从上面计算可以获得IFF可由Rff值预控。进入FF端的电阻仅12KQ，如果 精密的占空比控制保证整个温度范围，rff将必须有很低的温度系数。 电流限制NCP1280 有两个过流保护类型，一是逐个周期限流，另一是周期跨跃，它 容许NCP1280掌握瞬间过流及硬性短路两种状态。以最好的方式应对确保性能 及安全。在限流故障检测出 90NS 后输出即被禁止。逐个周期方式会终止传导时间。（减小占空比）如果CS端电压超过0.48V， 即是这种状态。而CS电压超过0.57V时

15、变换器则进入周期跨跃状态。而在CSKIP 型时，软启动电容放电，变换器被CSKIP决定的时间禁止。CSKIP定时器。由CSKIP端电容放电决定，而用12.3A恒流源再次给它充电， 跨跃周期在CSKIP电容电压达到2V时终止，跨跃电容计算如下：CCSKIP=TCSKIP*12.3 A/2V用上述方程算出跨跃周期为11S，跨跃端电容为68PF，两者波形图示于 图 32。一旦跨跃周期完成。vaux达到11V，一个软启动顺序又开始了。由ccskip 设置的可能的最小关断时间。当然实际关断时间要大一些。因为VAUx还到达11V 才能工作。振荡器NCP1280振荡频率设置用一个外接电阻接到RT端与地之间，振荡器最高可 设到500KHz。RT端电压对101KQ的RT可达1.3V，在RT上产生的斜波由内 部10pf电容充电。示于图2，周期终止系在RT电压达到2V。如果RT增大，则 振荡器斜波斜率减少。频率降低。如果RT值减小，则频率增高。图16RT与振 荡频率的