概述:OB2354是一款用于开关电源的内置高压MOSFET电流模式PWM控制器,它具有待机功耗低,启动电流低。在待机模式下,电路进入间歇工作模式,从而有效地降低电路的待机功耗。电路的开关频率为65KHz,抖动的振荡频率,可以获得较低的EMI。内置4ms软启动电路,可以减小在上电过程中变压器的应力,防止变压器饱和。电路内部集成了各种异常状态保护功能。包括欠压锁定,过压保护,过流保护等功能。在电路发生保护以后,电路可以不断自动重启,直到系统正常为止。OB2354广泛用作于DVD机顶盒电源、液晶电视待机电源、白色家电电源中。OB2354采用DIP8的封装形式。
一、OB2354功能和特点
* 内部集成高压MOSFET
* 低启动电流(5μA)和工作电流(1.5mA)
* 内置同步斜坡补偿
* 实现20W 以下“No Y-CAP”系统设计
* 内置频率抖动可以降低EMI
* 过流、过压保护
* 欠压锁定及自动重启
* 内部软启动电路
* 间歇工作模式(Burst Mode)
* 逐周期限流模式
二、OB2354引脚功能
中文引脚说明:
1脚 Vcc-G 输出MOS管驱动电源
2脚 Vcc 电源
3脚 FB 反馈输入端
4脚 Sense 电流检测端
5脚和6脚 Drain 漏端
7脚和8脚 Gnd 地
二、OB2354内部方框图
1.欠压锁定和自启动部分
该系列电路启动电流比较小,Vcc能很快达到启动电压使电路能够快速启动,电路启动电阻可设置比较大(2MΩ),可减少功率损耗。电路正常后,如发生保护,输出关断,由于此时供电有辅助绕组提供,Vcc开始降低,当Vcc低于维持电压时,电路整体关断,启动电路重新工作。
2.绿色工作模式
在轻载或空载条件下,电路进入绿色工作模式,工作频率降低,频率的变化有取自电压反馈环的反馈电压VFB控制,当反馈电压低于内部门限电压时,振荡器频率线性降低到最小绿色工作频率(30KHz左右),在此振荡频率工作时,MOSFET的开关损耗和磁芯、电感、脉冲吸收回路的损耗均减少,从而减少了总的损耗。在正常工作或重载时,振荡器的工作频率提高(65KHz),工作频率不受绿色工作模式的影响。
3.软启动
为减少在上电过程中变压器应力,防止变压器饱和,电路内部设置了4mS的软启动时间,上电时,电流检测端的反馈电压值(决定输出电流的峰值)缓慢增加,直到达到限流阈值电压VTH_OC时,软启动结束。每次启动时都执行软启动。
4.频率抖动
为分散谐波干扰能量,降低EMI发射的峰值,芯片内部集成频率抖动功能,振荡频率在一个很小的范围内(2KHz左右)变动,使得开关电源的振荡频率出现周期性变化,从而简化EMI设计,更容易满足要求。
5.前沿消隐
为有效消除寄生电容在功率MOSFET开通时的尖峰干扰,该电路设置了脉冲前沿消隐,可消除掉270nS的脉冲前沿,在此期间,限流比较器被关断,无论此时SENSE端的电压有多高,驱动器都输出高电平。在电路有输出驱动以后,PWM比较器的输出要经过一个前沿消隐时间才能去控制关断输出。
6.同步斜坡补偿
电流型的控制器一般是检测变换器/电感的峰值电流,在变换器/电感电流连续时,由于峰值电压正比于平均电流而不是峰值电流,所以当输入电压变化时,容易产生振荡,加斜坡补偿可以有效地防止振荡的产生。OB387X在每个三角波的上升沿斜坡补偿,有效地改善了电流控制环的特性,同时减少输出纹波。
7.栅极驱动
内部的功率MOSFET采用图腾柱结构的栅极驱动器进行输出功率控制,栅极驱动能力太弱,会引起MOSFET的开关损耗过大,栅极驱动能力太强又会导致EMI超标。带有驱动强度和死区时间控制的栅极驱动结构,能在开关损耗和EMI方面取得折中,另外,通过Vcc与Vcc-G之间的电阻,也可以调节驱动能力强度,大大提高了EMI设计的灵活性。
8.保护
芯片自带各种保护功能,提高了开关电源系统的可靠性。包括逐周期电流限制(Cycle-by-cycle current limit)、过载保护(Over load protection)、过电流保护、输入电压的过压及欠压锁定保护、最大功率限制以及功率开关管栅极电压钳位保护等。
1).逐周期电流限制
在每一个周期,峰值电流值有比较器的比较点决定,该电流值不会超过峰值电流限流值,保证MOSFET上的电流不会超过额定电流值。当电流达到峰值电流以后,输出功率就不能再变大,从而限制了最大的输出功率。如果负载过重,会导致输出电压变低,反映到FB端,导致FB升高,发生过载保护。
2). 过载保护
当电路发生过载,会导致FB电压升高,当FB电压升高到反馈关断电压时,通过延迟50ms时间后,输出关断。该状态一直保持,直到电路发生上电重启。
3). 异常过电流保护
如果次级二极管短路,或变压器短路,会引起异常过电流保护。此时,不管前沿消隐(L.E.B)时间,一旦过流,过270nS后马上保护,且对每一个周期都起作用。在电流感应电阻上的电压达到0.75伏时,发生这个保护。当发生该保护时,输出关断。该状态一直保持,直到电路发生上电重启。
4).输入电压的过压及欠压锁定保护
当VCC上的电压超过过压保护点(25V)电压时,表示负载上发生了过压,此时关断输出。该状态一直保持,直到电路发生上电重启。
欠压锁定功能可以保证D387X各部分正常工作,开通和关断的门限为13.5V/7.8V,启动时Vcc维持电容Cin电压必须高于13.5V,正常工作时,Vcc的电压由辅助绕组提供。
5).功率开关管栅极电压钳位保护
栅极驱动输出的高电平被钳位在18V,以保护MOSFET 的安全。
三、OB2354典型应用电路
四、OB2354典型输出功率
五、OB2354极限参数
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