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(多图) 特低待机功耗中等功率电源的最新AC/DC集成功率IC(ICE3BRxx65JF)

英飞凌科技 Eric Kok : EDN China?? 2009年05月08日 ?? 收藏0

  1 前言

  ICE3BRxx65JF系列是最新的集成功率IC;该F3R CoolSET? 系列产品采用Fullpak封装,由F3R DIP-8 CoolSET?发展而来。该系列集成了先进的MOSFET;采用CoolMOS? 技术和TO-220 6引脚Fullpak封装,它可在40W至150W的中等功率范围内工作,并削减了PCB占板空间,适用于DVD播放器/录像机、蓝光播放器/录像机、机顶盒、适配器、辅助电源、LCD监视器、LCD TV等中等功率应用。

  该系列产品的两个最突出的特性是主动突发模式和频率抖动,可在待机模式下实现极高的能源效率和较低的EMI辐射。其他基本特性包括较宽的电源电压范围、软启动、适用于过载的可调消隐时间、传播延迟补偿和内置自动重启保护功能(如过压保护、过载保护、开环回路控制、过温保护、外部保护引脚等)。

  ICE3BRxx65JF可轻松满足4级能效标识要求。ICE3BRxx65JF在一个Fullpak封装内集成了上述全部技术和特性,成为中等功率应用的理想解决方案。

  2 重要特性

  •   内置启动单元并具备抗雪崩能力的650V CoolMOS? 器件
  •   具备频率抖动特性的67kHz固定转换频率
  •   BiCMOS技术实现较宽的电源电压范围
  •   主动突发模式实现出类拔萃的低待机功率
  •   具备频率抖动功能的软栅极驱动可实现较低的电磁辐射
  •   适用于过载、开环回路、过压、欠压和过温保护的自动重启保护模式
  •   适用于短时最大系统功率的内置、可扩展消隐窗口
  •   支持自动重启的外部保护引脚

  3 应用电路

  由于ICE3BRxx65JF是集成了MOSFET和全部所需特性与功能的PWM控制器,因此连接该器件的电路得到了大幅简化,可节省大量PCB空间。只需增加几个电容器和电阻器即可实现全功能电源控制装置(参考图1)。

采用ICE3BR0665JF的100W

点击看原图

图1 采用ICE3BR0665JF的100W、18V/5.56A基本应用电路

  4 主要功能说明

  4.1 主动突发模式

  要想获得极低的待机功率,需要在轻载条件下最大限度缩小传导损耗和开关损耗。ICE3BRxx65JF采用自动启动单元及BiCMOS设计,可有效降低功耗于IC控制器和外置起动电阻上。不过,主要损耗来自于开关元件的开关损耗。采用主动突发模式,可根据输出负载,通过跳过转换周期的方式,降低有效开关频率。这种突发模式方案十分强健,不会导致系统不稳定,同时可实现极低的待机功率。

  主动突发模式的控制方案如下文所述。

  在轻载运行过程中,反馈电压会随着负载降低。当反馈电压在20毫秒之内降至1.22V以下时,ICE3BRxx65JF就会进入主动突发模式。进入主动突发模式后,反馈电压就会转换至3.1V至3.6V之间。当反馈电压达到3.1V,系统将停止转换,这意味着输出电压仍然处于调制范围。当反馈电压增大,达到3.6V时,系统开始转换,这意味着输出电压降至调制的下限。在进入主动突发模式期间,电流读入限制被降低至标准控制的四分之一,这可有效降低可听噪声。如果输出负载增大至标称负载,反馈电压会随输出电压的降低而升高。如果反馈电压达到4.5V,系统就会退出主动突发模式,恢复到正常运行状态(参考图2)。由于ICE3BRxx65JF在不断监测反馈电压,因此可快速处理负载突升情况,并有效減小输出压降。

主动突发模式下的运行图表

图2 主动突发模式下的运行图表

  在265V交流输入电压条件下,当负载为零时,测量的待机功率为92mW,当负载为0.3W时,待机功率为0.51W,当负载为0.5W时,待机功率为0.76W。(参考图3)

采用ICE3BR0665JF 的电源的待机功率

图3 采用ICE3BR0665JF 的电源的待机功率(零负载、0.3W负载和0.5W负载)

  4.2 开关频率调制(频率抖动)

  实施开关频率调制的目的是在一个特定频率至频率延展范围内通过整平峰值能量,获得理想的EMI性能。所选的频率延展宽度为开关频率+/-4%:67kHz ± 2.7kHz,开关频率调制期为4毫秒(250Hz)。频率调制由采用数字方法生成的内部锯齿信号实现,它可控制转换时钟的抖动模式,当信号达到波谷时,开关频率为最大值,当信号处于锯齿波形的波峰时,开关频率线性地降至最低(参考图4)。

开关频率调制与测量的波形开关频率调制与测量的波形

图4 开关频率调制与测量的波形

  图5为采用ICE3BR0665JF的100W系统的EMI图。从平均限制线来看,电磁辐射水平至少为5dB至10dB。

ICE3BR0665JF在100W负载和230V

图5? ICE3BR0665JF在100W负载和230V(交流)条件下的传导性EMI图


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集成功率IC? 电源? MOSFET? PWM?

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