1概述

隨著現代通信設備的迅速發展,特別是微電子技術的發展,伴隨著各種電源的發展,各種各樣的pWM型直流變換器集成控制器也不斷出現,這使開關穩壓電源的元件數量大幅度減少。這不但使開關穩壓電源的可靠性提高,而且還能簡化開關穩壓電源的設計計算,使開關穩壓電源更便于生產和維護。

本文針對當今比較流行的一款電源控制器ＰＷＭ芯片進行了分析。2工作原理芯片的原理框圖如圖1。內部電路重要由10部分組成：振蕩器、pWM比較器、限流比較器、過流比較器、基準電壓源、故障所存器、欠壓啟動電路、欠壓鎖定、pWM鎖存器和輸出驅動器。

2.1振蕩器芯片工作時，振蕩器為電路供應方波，是電路最關鍵的一部分電路。方波的出現由鋸齒波輸入比較器得出，鋸齒波上升沿的斜率由Rt和Ct決定，確定Rt和Ct的方法是：首先根據求得的最大占空比Dmax選擇RtRt，再根據要求的頻率以及Rt和Dmax選擇Ct。計算公式為Rt=3V/[（10mA）（1－Dmax）]Ct＝1.6Dmax/(RtF)Rt的最佳值應為1Ω到10kΩ；Dmax應小于70%。圖2是Rt和Ct與頻率f的關系。2.2上升沿封鎖本芯片采用固定頻率脈寬調制，兩個輸出端可同時輸出脈沖，輸出脈沖的頻率與振蕩器頻率相等，脈沖占空比可在0到100%內調整。兩個輸出端交替輸出脈沖。為了限制最大占空比，在振蕩器放電期間，內部時鐘脈沖對兩路輸出進行封鎖。在時鐘的下降沿，輸出端為高電平。輸出脈沖的下降沿由脈寬調制比較器，限流比較器和過流比較器聯合控制。通常，脈寬調制比較器檢測出斜波電壓與控制電壓的交點，并且在該交點處終止輸出脈沖。因為采用了上升沿封鎖，在脈沖前沿的一按時間內，脈寬調制比較器不起用途。這樣，開關電源的固有噪聲就能被有效地控制。同時由于采用了輸出脈沖上升沿封鎖，脈寬調制器的斜波輸入就不要再經過濾波。上升沿封鎖也是用于限流比較器。上升沿封鎖之后，假如限流（1LIM）腳的電壓超過1Ｖ，輸出脈沖就終止。但是，過流比較器不能采用前沿封鎖，這樣，就不會因為前沿封鎖而延長保護時間，從而可以及時捕捉過流故障。在任何時間，只要限流（1LIM）腳的電壓超過1.2V，故障閉鎖就起用途，從而使輸出端變為低電平。2.3欠壓鎖定、軟啟動以及故障處理軟啟動是通過軟啟動（SOFTSTART）腳的外接電容實現的。接通電源后，軟啟動腳外接電容放電，該腳處于低電平，誤差放大器輸出低電平，開關電源無輸出電壓。啟動腳外接電容充電時，誤差放大器輸出電壓逐漸升高，直到閉環調節功能開始工作，開關電源輸出電壓逐漸升高到額定值。一旦電流（1LIM）腳的電平超過1.2V，故障鎖存置位輸出腳變為低電平，同時，軟啟動腳外接電容以250A的電流放電。在軟啟動電容放電以后，限流腳電平降到1.2V以下時，故障鎖存器就不再輸出脈沖，這時，故障鎖存器復位，芯片開始軟啟動過程。在軟啟動期間，萬一故障鎖存器置位，輸出會立即終止。但是軟啟動腳外接電容在充足電之前不會放電。這樣，在故障持續出現的情況下，輸出就會出現一個間斷期。2.4電流輸出電路芯片推拉式輸出電路的每個輸出端都可輸出峰值為2A的電流。該輸出電流在20ns內可使1000pF電容兩端的電壓上升15V。采用獨立的集電極電源和功率地線腳，能夠減小大功率門極驅動噪聲對集成電路內模擬電路的干擾。每個輸出端（OUT）到集電極電源和地線之間都應加入一只3A的肖特基二極管，該二極管可以將輸出電壓的幅值鉗位在電源電壓。這關于任何電感性和電容性負載都有必要。應當指出，該芯片采用的二極管不是一般的二極管，而是肖特基二極管，因為要求二極管的壓降很低，大部分3A肖特基二極管均可以滿足這一要求。3振蕩器電路及分析這部分的具體電路如圖3。本電路重要是實現振蕩器的功能。振蕩器在開始工作時,out2的電壓為零，左邊是由三個三極管Q6、Q7、Q8組成的恒流源,對其外接電容Ct充電。此時out2的電位開始上升，out2的電位與Q4的基極的電位進行比較。假如out2的電位高，則Q4截止，out1輸出的方波為高電位,此時Q12管的基極電位也升高到足夠讓Q12管開始導通,并對Ct電容開始放電；假如out2的電位低于Q4管的基極電位，則Q4管導通，此時out1輸出為低電位，Q12管的基極電位比較低，Q12管截止,不對Ct放電；Q6、Q7、Q8管組成的恒流源繼續對電容Ct充電,out2的電位繼續升高,最終使電位高于Q4基極電位。out1的電位輸出為高電平，Q12管導通并截止對Ct的充放電，使得在out2處出現鋸齒波,out1處輸出方波。本文使用pSpICE軟件對電路進行模擬分析時出現的波形如圖4。