开关电源(SMPS)控制电路TDA16847-2

概述：TDA16847-2采用14脚P-DIP-14-3封装。为TDA16846改进型开关电源（SMPS）控制器芯片。支持低功率待机和功率因数校正PFC 的SMPS控制器，可用于固定频率PFC或同步模式反激式变换器中，该产品既可以驱动功率MOSFET,也可以驱动双极型功率器件。在轻载下具有低功耗性能，其开关频率可以随负载减轻而逐步降低。8脚为暂态高功率电路的电源功率管理输出（该脚通过一只电容和一个RC电路与地相连）。
 　　除具有软启动、低功耗、低启动电流及欠压/过压保护、电流限制/短路保护及静电放电ESD 保护功能外，还具有如下主要特点：
　　●带有PFC,并采用电荷泵电路；
　　●频率随负载减轻可连续降低，在待机模式下，频率可调至20kHz;
　　●可在固定频率或同步模式下操作；
　　●带有临时高功率电路（THPC），具有电源管理功能（仅TDA16847-2）。
　　TDA16847-2的5脚（OCI）输入电压范围扩大到0V,该脚与地之间不再需要连接电阻；7脚（SYN）改进了启动特性，阻止了变压器饱和；11脚（PVC）通过加入尖峰信号消隐，提高了抗噪扰能力；13脚（OUT）减小了截止态输出电压电平；14脚（VCC）通过尖峰消隐，改善了抗噪性能。
　　与先前的TDA16847比较，TDA16847-2除进一步强化了低功率待机功能外，还在抗噪性能方面具有明显改善。
　　支持低功率待机功能，在彩电等应用系统中具有重要意义。美国“能源之星”等标准要求电视机的待机功耗不大于3W。

一、TDA16847-2引脚功能

二、TDA16847-2内部方框图

三、TDA16847-2典型应用电路
　执行PFC,该电路在桥式整流器与150μF的滤波电容C07之间插入了由电感L08、二极管D08和电容C08组成的电荷泵电路，这样配合功率开关（T01），就可在桥式整流器输入端产生接近正弦波的AC电流，且与AC线路电压接近同相位，从而使线路功率因数（PF）远远大于0.90,电流总谐波失真（THD）低于20%.

　　1. 启动特性SMPS加电之后，由于滤波电容C07正极上有直流干线电压，所以与IC1 2脚连接的电阻R22将有电流通过。该电流从IC1的2脚流入，经2脚与14脚内部连接的二极管参见图2 对14脚外部电容C26充电。一旦C26上的充电电压达到15±0.5V的导通电平以上时，芯片开始工作。器件14脚上VCC导通电流典型值为5mA,通过C26放电使14脚上的电压下降，在尚未降至欠压关断门限时，变压器的辅助绕组（7T）将通过IC14脚外部二极管D26对芯片提供所需的电流。当IC在固定频率下工作时，为防止在启动期间出现多重脉冲，可在IC1的3脚脉冲电压超过2.5V门限之前，使IC1工作于自由振荡（free running）模式。

　　2. 初级电流模拟/电流限制电路中IC1的2脚外部电阻R22和电容C22用于产生一个与功率晶体管T01电流成正比的电压。在T01截止时，脚2上电压为1.5V,这样当C22通过R22被充电时，T01将处于导通状态。此时脚2上的电压V2可表示为：

　　3. V2=1.5V+LP IP/（R22 C22）式中，LP为变压器初级绕组电感，IP为通过功率晶体管的电流。

　　V2一般施加到IC2脚内的导通时间比较器的同相输入端，并与反相输入端上的控制电压比较。如果V2超过控制电压，驱动器阻断，以起到电流限制作用。控制电压最大值是IC1内的5V参考电压。功率晶体管的最大电流IP（max）为：

　　IP（max）=[（5V-1.5V）R22 C22]/LP控制电压可由IC1内的误差放大器、光耦合器或IC1脚11上的电压（V11）来决定。

　　折回（Fold Back）点校正IC1脚11（PVC）上的电压V11可从连接到DC总线与地之间的电阻分压器（R23与R24）上获得。如果经整流的总线电压升高，功率晶体管的最大电流IP（max）将减小。实际上，最大电流IP（max）是独立的，与DC总线电压无关。可表示为：

　　Ip（max）=[（4V-V11/3）R22 C22]/Lp3.4 截止时间电路OTCIC1脚1（OTC）外部与地之间连接的R30和C30用于组成RC并联网络。当IC1驱动器关断时，内部电流源首先用0.5mA的电流对脚1外部电容C30充电。一旦脚3（RZI）上电压达到2.5V,充电电流将达到1mA,直到C30上的电压被充电到3.5V为止。C30的充电时间约为τ=（C30 ×1.5V）/1mA.

　　4. 当C30上的电压达到3.5V以后，内部电流源将被切断，C30通过R30放电。当IC1脚1上的电压施加到内部截止时间比较器时，比较器的另一个输入就是控制电压。当截止时间比较器输出高电平且脚3上的电压低于25mV时，内部导通时间触发器置位，以保证功率晶体管在最小的电压时接通。如果没有过零信号则进入IC1脚3,那么，在脚1上的电压低于1.5V之前，功率晶体管将经过一段延时之后接通。只要脚1上电压高于被限制的控制电压，导通时间触发器就会截止，以抑制脚3上不适当的过零信号。而一旦控制电压低于2V,关断时间将达到恒定的最大值（≈0.56 R30 C30）。

控制电压与输出功率、截止时间关系

　　5. 误差放大器/软启动IC1的（RZI）3脚是误差放大器和过零信号输入，（SRC）4脚是控制电压输入。误差放大器的同相输入端是5V参考电压。IC1脚3上的输入信号可从变压器辅助绕组经R38和R29组成的电阻分压器获得。如果脚3上的输入脉冲高于5V门限时，脚4上的控制电压将被拉低。因此，脚4与地之间连接的电容C25可用于决定控制电压的控制速度和软启动持续时间。

　　6.  固定频率与同步化操作，由于IC1的7脚与9脚（5V参考电压输出）是连接在一起的，故IC1工作在自由振荡调节模式。

　　若要求IC1在固定频率下操作时，脚7与地之间必须连接并联RC网络（Rosc与Cosc），此时，其开关频率fsw将由Rosc与Cosc设定：

　　fsw≈1.2/Rosc·Cosc.

　　因此，当Rosc=20kΩ、Cosc=470pF时，fsw=88kHz.

　　欲使IC1工作在同步模式，脚7上加入的同步信号频率必须高于振荡器的频率。

　　TDA16847-2的应用电路与TDA16846-2的应用电路相比，除TDA16847-2的8脚外部与地之间需要连接一只100pF的电容及RCR=1MΩ，C=4.7μF 电路外，其它部分几乎完全相同。