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高可靠峰值電流PWM控制芯片,完美替換284X

芯朋微電子 ? 來源:芯朋微電子 ? 2023-08-25 12:17 ? 次閱讀

芯片亮點

VDD耐壓高芯片VDD耐壓大于40V,高于海外競品10V以上;

工作頻率可調(diào):芯片振蕩器工作頻率由外圍電阻RRT、電容CCT所設(shè)定,頻率可達(dá)500kHz;

驅(qū)動能力強(qiáng)芯片采用大電流圖騰柱式輸出驅(qū)動,提供±1A的峰值輸出驅(qū)動能力,應(yīng)用場景更廣泛;

運放內(nèi)部集成:芯片內(nèi)部集成了高增益,低輸出阻抗的誤差放大器??赏ㄟ^內(nèi)部運放實現(xiàn)閉環(huán)反饋;

芯片系列化:芯片按照啟動電壓閾值、最大占空比、以及工作電流大小進(jìn)行區(qū)分,推出多個版本,適配不同需求;

應(yīng)用靈活:芯片內(nèi)部邏輯簡單,可靈活搭建Buck、Boost、Buck-Boost、反激等諸多電路拓?fù)洌€可作為PWM發(fā)生器來使用;

AP8262X系列版本區(qū)分

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高可靠性

Chipown工業(yè)輔源系列芯片全部通過工業(yè)級JEDEC可靠性嚴(yán)苛認(rèn)證

問題一

芯片工作頻率是如何產(chǎn)生的?

AP8262X系列芯片內(nèi)部集成振蕩器電路,工作頻率由外圍電阻RT、電容CT充放電時間所決定,頻率可達(dá)500kHz。

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AP8262振蕩器工作示意圖

在一個脈沖周期里,芯片基準(zhǔn)源VREF通過電阻RRT給電容CCT充電,VRT/CT上升到內(nèi)部設(shè)定電壓上限VRT/CT_H時,振蕩器電路控制內(nèi)部電流源對CCT以恒流Idisc放電,VRT/CT放電至內(nèi)部設(shè)定電壓下限VRT/CT_L時,泄放電路關(guān)閉,CCT重新充電,開啟新一周期。

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AP8262 RT/CT引腳波形示意圖

可參考以下簡化公式來設(shè)計RRT、CCT: ad052374-42fb-11ee-a2ef-92fbcf53809c.png

問題二

RRT電阻阻值與CCT電容容值可以

隨意選取嗎?

理論上RRT 、CCT 大小可以隨意選取,但實際應(yīng)用中RRT 、CCT存在一個合理的選擇范圍。

RRT太小會使得給CCT充電電流較大,當(dāng)充電電流超過內(nèi)部放電電流時,CCT無法放電,振蕩器停止工作;

當(dāng)RRT選好后,CCT太小會使得三角波下降沿時間較短。若三角波下降沿時間小于芯片內(nèi)部延時與驅(qū)動下降沿時間,則驅(qū)動將出現(xiàn)異常;

在確定的頻率下,RRT或CCT一方選擇太大,則會使得另一方太??;

因此綜合考慮,RRT推薦值5kΩ~100kΩ,CCT推薦值1nF~100nF。

問題三

不同版本AP8262X系列芯片

VDDon、VDDoff閾值不同,

該如何選擇?

對于帶輔助繞組供電的拓?fù)?,建議選擇閾值遲滯電壓大的版本,確保在輔助繞組建立供電之前芯片VDD不會降到VDDoff以下(見典型應(yīng)用一);

對于輸入電壓較低的DC-DC應(yīng)用,可選擇遲滯電壓小的版本,輸入電壓直接給VDD供電(見典型應(yīng)用二) ;

對于輸入電壓較高或輸入電壓范圍寬的DC-DC應(yīng)用,建議外接輔源供電或在輸入和VDD之間再接一級穩(wěn)壓電路。

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AP8262 UVLO功能示意圖

問題四

芯片如何實現(xiàn)系統(tǒng)閉環(huán)反饋?

AP8262X系列芯片內(nèi)部集成了高增益,低輸出阻抗的誤差放大器。放大器同相端接入芯片內(nèi)部2.5V基準(zhǔn),引出反相端FB和輸出端COMP方便進(jìn)行環(huán)路配置與調(diào)整。

芯片實現(xiàn)穩(wěn)壓反饋具有兩種方式,一種是使用外部的誤差放大器,如TL431,誤差放大器的輸出反饋到芯片的COMP腳,實現(xiàn)閉環(huán)反饋;另一種是將輸出電壓分壓反饋到芯片F(xiàn)B腳,通過芯片內(nèi)部誤差放大器產(chǎn)生誤差反饋,即COMP腳電壓,來實現(xiàn)閉環(huán)反饋;

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AP8262 反饋方式一

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AP8262 反饋方式二

AP8262X系列芯片最大的特點就是使用靈活,工程師們可以通過搭建外圍電路來實現(xiàn)所需輔助功能。

01

軟啟動電路

軟啟動會使得啟動階段最大峰值電流限制逐步的提高,可以大大減小器件的應(yīng)力。

芯片上電時,COMP腳內(nèi)部恒流源通過二極管D1給電容C充電,COMP腳電壓隨電容C電壓逐步升高,從而使得脈沖電流逐步增大來實現(xiàn)軟啟動功能。二極管D2在系統(tǒng)下電時通過芯片內(nèi)部阻抗給C放電,使得再次上電時軟啟動功能正常。

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AP8262軟啟動電路

02

斜坡補(bǔ)償電路

峰值電流控制模式在CCM工況下占空比高于50%時,會出現(xiàn)次諧波振蕩,需要斜坡補(bǔ)償電路使得擾動逐步縮小。

將AP8262的RT/CT腳電壓通過一射極跟隨器電路,疊加到CS管腳電流采樣信號上,等效于對電流波形擾動添加了斜坡抑制,從而使得系統(tǒng)穩(wěn)定,斜坡補(bǔ)償量通過RSLOPE電阻來調(diào)節(jié)。

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AP8262斜坡補(bǔ)償電路

03

快速關(guān)斷電路

在需要快速關(guān)斷的場合,可以將芯片COMP腳電壓下拉到2VF以下(兩個二極管壓降),或?qū)S管腳電壓上拉至高電平來快速關(guān)斷芯片輸出。

這里提供了一種快速關(guān)斷電路,當(dāng)給Q2基極施加一個高電平,通過兩個三極管的配合使COMP腳電壓下拉并保持該狀態(tài)。

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AP8262快速關(guān)斷電路

AP8262X系列芯片簡單易用,可靈活搭建Buck、Boost、Buck-Boost、反激等諸多電路拓?fù)洌€可作為PWM發(fā)生器來使用。以下推薦兩型典型應(yīng)用電路。

典型應(yīng)用一:離線應(yīng)用,隔離反激拓?fù)?,采用外部誤差放大器(TL431)進(jìn)行反饋。供電采用輔助繞組供電。

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AP8262 應(yīng)用于原副邊隔離反激系統(tǒng)

典型應(yīng)用二:DC-DC應(yīng)用,Boost升壓拓?fù)?,采用?nèi)部誤差放大器進(jìn)行反饋(反饋接FB引腳),輸入電壓直接供電。

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AP8262 應(yīng)用于Boost升壓系統(tǒng)

應(yīng)用要點

VDD和VREF電容CVDD和CVREF放在距離VDD、VREF管腳和GND管腳最近的地方;使用內(nèi)部誤差放大器時,為了減小管腳對地寄生電容對于穩(wěn)定性的不良影響,反饋網(wǎng)絡(luò)盡量靠近FB管腳,減小走線長度和面積。

振蕩器頻率設(shè)置電阻RRT、電容 CCT取值在推薦范圍之內(nèi),RRT推薦值為5kΩ~100kΩ,CCT推薦值為1nF~100nF。RRT、CCT到芯片管腳的連接盡量短,少外部干擾;CCT接地需要接到芯片地,接功率地會帶來不穩(wěn)定干擾;

CS腳建議增加RC濾波器,提高抗干擾性,其截止頻率應(yīng)大于10倍開關(guān)頻率。RCSF推薦值為1kΩ,CCSF推薦值為300pF。

啟動電阻RSTART(反激系統(tǒng))的選取除了滿足啟動電流要求外,還需要綜合考慮啟動時間以及電阻上損耗;

電阻RBLEEDER可以避免欠壓鎖定期間芯片漏電流使得MOSFET誤開通,推薦值10kΩ;





審核編輯:劉清

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原文標(biāo)題:【工業(yè)級輔源系列】高可靠峰值電流PWM控制芯片,完美替換284X

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