基于BCD离线技术设计的单片开关稳压器L6590解析

电源

大范围电源操作
“片上”700V V（BR）DSS功率MOS
65 kHz内部振荡器
2.5V±2%内部基准
待机模式，在轻载
过电流和闭锁
过电压保护
非耗散内置启动电路
滞后热关机
断电保护（SMD封装仅限）
主要应用
壁挂式电源高达15 W
AC-DC适配器
辅助电源：
-CRT和LCD显示器（蓝色天使）
-台式PC/服务器
-传真、电视、激光打印机
-家用电器/照明
线路卡，DC-DC转换器
说明
L6590是采用BCD离线技术设计的单片开关稳压器，能够工作输入电压范围广15W输出功率。内部电源开关是一个横向功率MOSFET，典型的RDS（on）为13Ω最小电压为700V的V（BR）DSS。

电气特性（Tj=-25至125°C，Vcc=10V；除非另有规定）

电气特性（续）

（1）相互跟踪的参数
（2）参数由设计保证，未在生产中测试
（3）设计保证的参数，生产中测试的功能

申请信息
在以下章节中，功能块以及设备最重要的内部功能将被描述。
启动电路
当电路首次通电，且大容量电容器上的电压足够高时，内部高压电流发生器具有足够的偏压，可以开始运行，并通过变压器的一次绕组和漏极引脚。大部分电流给连接在引脚Vcc（3）和地之间的旁路电容器充电，使其电压线性上升。当Vcc电压达到启动阈值（14.5V典型值）时，复位所有内部逻辑后，芯片启动运行时，内部功率MOSFET可切换，内部高压发生器断开连接。IC由储存在Vcc电容器中的能量供电，直到自供电路（通常是变压器的辅助绕组）产生足够高的电压来维持运行。当集成电路运行时，通常由自供电绕组产生的电源电压可以在16伏之间（过压保护限值，见相关章节）和7 V，欠压锁定阈值。下面该值装置关闭（内部启动发电机激活）。这两个门槛跟踪。Vcc引脚上的电压被钳位电路限制在安全值。它的17V阈值跟踪过电压保护阈值。

功率MOSFET与栅极驱动器
功率开关采用横向N沟道MOSFET实现，其V（BR）DSS最小为700V，典型RDS（on）为13Ω。它有一个SenseFET结构，允许几乎无损的电流感应（仅用于保护）。在低电源的不连续导电模式下运行时，漏极电压很可能低于地面。开关周围的内部结构可防止注入IC基板的任何风险。功率MOSFET的栅极驱动器设计用于在导通和关闭以最小化共模EMI。在UVLO条件下，内部下拉电路将栅极保持在较低水平，以确保功率MOS FET不会意外打开。

振荡器和PWM控制
PWM调节是通过实现电压模式控制来实现的。如图33所示，该块包括振荡器、PWM比较器、PWM锁存器和误差放大器。振荡器以内部固定在65 kHz的频率工作，精度为±10%。最大负荷循环限制在70%典型值。PWM锁存器（复位为主）由振荡器的时钟脉冲设置，并由PWM通信分配器或过流比较器复位。误差放大器（E/A）是一种具有MOS输入级和AB类输出级的运算放大器。放大器是补偿了单位增益下的闭环稳定性，具有70 dB（典型）的小信号直流增益和1 MHz以上的增益带宽积。在过电流的情况下，误差放大器输出饱和高，功率MOSFET的导通由OCP比较器而不是PWM比较器停止。在零负载条件下，误差放大器接近其低饱和，而栅极驱动器的输出也很短尽可能的脉冲，受到内部延迟的限制。但是它们太长，无法维持长期的能量平衡，因此，有时需要跳过一些周期，从而使操作变得异步。这是由控制回路自动完成的。
备用功能
备用功能针对反激拓扑进行了优化，可自动检测转换器的轻负载情况并降低振荡器频率。当输出负载累积并超过定义的阈值。此功能允许最小化与开关频率相关的功率损耗，开关频率是损耗的主要部分在轻负载的反激中，不放弃在重负载下较高开关频率的优点。备用功能通过监测电源开关中的峰值电流来实现。如果负荷很低的话未达到阈值（80 mA典型值），振荡器频率将设置为22 kHz（典型值）。当负载需要更大的功率，并且一次电流峰值超过第二个阈值（190毫安典型值）时振荡器频率重置为65 kHz。这种110毫安的迟滞可以防止意外的频率变化功率使峰值电流接近任一阈值。来自检测电路的信号经过数字滤波，以避免由于负载变化大或噪音大。

断电保护（仅限L6590D）
断电保护基本上是一种非锁定设备关闭功能。它通常用于检测电源欠压（断电）。这种情况可能导致主电源部分过热，原因是超过均方根电流。

另一个问题是在变频器断电期间，如果输入电压缓慢衰减（例如，使用大容量输入电容器），这会导致输出电压不会衰减到零单声道的。变频器的关闭可以用L6590D通过一个内部比较器来完成用于感应输入电容器上的电压。该比较器内部参考2.5V和如果在其外部可用的非逆变输入端施加的电压低于参考值，则禁用PWM。当针脚处的电压高于2.5伏时，PWM操作重新启用。brownout比较器配备有电流滞环，而不是更常见的电压滞后：只要施加在非反相输入端的电压超过2.5V，内部50μa电流发生器就会开启如果电压低于2.5V，则关闭。此方法提供了额外的自由度：可以设置通过适当选择外部分压器的电阻，分别设置开阈值和关阈值，这是不可能的电压滞后。
过电压保护
集成电路集成了一个过电压保护（OVP），它对保护转换器和针对电压反馈回路故障的负载。这种故障会导致输出电压在没有如果处理不当，很容易导致负载和转换器本身的损坏。如果发生这样的事件，由为集成电路供电的辅助绕组产生的电压将向上飞去输出电压。内部比较器持续监控Vcc电压并停止IC，如果电压超过16.5 V，则该状态被锁定并保持，直到Vcc电压降至UVLO阈值。然后转换器将间歇性工作。

过电流保护
该装置采用逐脉冲限流进行过流保护（OCP），以防止过应力内部MOSFET的：它的电流在导通时间被监测，如果它超过了一个确定的值，则传导立即终止。MOSFET将在随后的开关周期中再次打开。如前所述，内部功率mosfet有一个SenseFET结构：一些单元的源是连接在一起并与其他电源连接分开，以实现1:100分流器。所述“感测”部分连接到具有低热系数的地基准感测电阻器。这个OCP比较器感测通过感测电阻的电压降，如果电压降超过阈值，则重置PWM锁存器，从而关闭MOSFET。这样，过电流阈值被设置为约0.65 A
（典型值）。
在开启时，由于寄生电容的放电，以及在持续导通模式运行的情况下，次级二极管反向恢复会产生较大的电流尖峰，这可能会错误地触发OCP比较器。为了提高抗扰度，OCP比较器的输出被短时间屏蔽（约120纳秒）在MOSFET接通后，此时隙内的任何干扰都会被抑制（导边消隐）。

热关机
可避免因功率过大或散热不足而导致的设备过热热关机功能。热传感器监测功率MOSFET附近的结温并且，当温度超过150°C（最小值）时，设置一个警报信号，停止设备的运行。这是一个非锁存功能，当温度下降约40°C时，功率MOSFET重新启用。

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