开关电源控制芯片M51995及其应用.doc

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1、开关电源控制芯片M51995及其应用            SMPS'sControlChipM51995andItsApplications   摘要：M51995A是MITSUBISHI公司推出的专门为AC/DC变换而设计的离线式开关电源初级PWM控制芯片。本文详细描述它的工作原理并给出典型应用。   Abstract:M51995Aisaoff－lineSMPS'sprimaryPWMcontrolchipofspecificdesignforAC／DCConversionbyMITSUBISHI．Thispaperdescribedindet

2、ailitsworkprincipleandshowedtypicalapplications.   关键词：振荡PWM比较锁存电流限制断续   Keywords:Oscillation，PWMcomparisonlock，Currentlimit，Discontinuity    1、引言　　M51995A是一专门为AC/DC变换设计的离线式开关电源初级PWM控制芯片。该芯片内置大容量图腾柱电路，可以直接驱动MOSFET。M51995A不仅具有高频振荡和快速输出能力，而且具有快速响应的电流限制功能。它的另一大特点是过流时采用断续方式工作。芯片的主要

3、特征如下      *500kHz工作频率；     *输出电流达±2A，输出上升时间60μs，下降时间40μs；     *起动电流小，典型值为90μA；     *起动电压和关闭电压间压差大：起动电压为16V，关闭电压为10V；      *改进图腾柱输出方法，穿透电流小；      *过流保护采用断续方式工作；      *用逐脉冲方法快速限制电流；      *欠压、过压锁存电路。     2、管脚排列及说明     管脚排列见图1。     各引脚定义如下：     COLLECTOR：图腾柱输出集电极　 　Vout：图腾柱输出　　 EMI

4、TTER：图腾柱输出发射极           　　VF：VF控制端　　 ON/OFF：工作使能端                 　　OVP：过压保护端　　 DET：检测端                        　　F/B：电压反馈　 　T－ON：计时电阻ON端                　　CF：计时电容端　　 T－OFF：计时电阻OFF端              　　CT：断续方式工作检测电容端　 　GND：芯片地                        　　CLM－：负压过流检测端　　 CLM＋：正压过流检测端      

5、         　　Vcc：芯片供电端       3、工作原理　　M51995A的原理框图如图2所示。它主要由振荡器、反馈电压检测变换、PWM比较、PWM锁存、过压锁存、欠压锁存、断续工作电路、断续方式和振荡控制电路、驱动输出及内部基准电压等部分组成。　　（1）振荡器　　振荡电路的等效电路如图3所示。CF电压由于恒流源的充放电而呈三角波。在正常工作时        其中为三角波的峰峰值，，，，。芯片输出最大脉宽为三角波的上升时间，而三角波的下降时间则为死区时间。当发生过流时，断续方式和振荡控制电路开始工作，此时端电压依赖于VF端电压，振荡器的充电

6、电流同正常工作时一样，      所以当时振荡器的工作和没有发生过流时一样。通常使VF端电压正比于变换器的输出电压，这样当发生过流而使输出电压变低时死区时间也相应变长，从而进一步降低占空比。图4显示了正激式变换器中VF端的应用，这里RC构成低通滤波器；而在反激式变换器中可以对偏置绕组电压进行分压后接到VF端，因为偏置绕组电压正比于变换器的输出电压。　　（2）PWM比较锁存部分　　图5为PWM比较和锁存部分的电路图，由图可知A点电位为：          A点电位与振荡三角波比较后锁存，并与从振荡器输出的控制信号逻辑组合后输出。各点波形如图6所示。故B

7、、C、D、E各点的逻辑关系为：　　（3）输出电路　　芯片的输出为图腾柱电路，以驱动MOS管。传统的图腾柱电路具有高穿透电流的缺点，可达1A，这在高频应用时将引起较大的ICC电流和不可避免的IC受热及噪声电压。M51995A使用了改进的图腾柱电路，在不恶化性能的条件下穿透电流约为100mA。　　（4）电流限制电路　　在图6中，如果A点波形和三角波的上升沿相交之前电流限制端CLM＋或CLM－的电压超过阈值（＋200mV/－200mV），过流信号将使输出截止并且这个截止状态持续到下一个周期。实际上该信号控制的状态在接下来的死区时间里被复位，所以电流限制电路

8、在每个周期都可以起作用，被称为?逐脉冲电流限制?。为了消除寄生电容引起的噪声电压的影响，需要使用RC组成的低