LM5021型開關(guān)電源控制器的原理與應(yīng)用

1 LM5021的引腳功能

    LM5021采用SOP-8和DIP-8封裝，引腳排列如圖1所示，各個(gè)引腳的功能如下：

    COMP：PWM控制輸入端，COMP端內(nèi)部接一只5kQ電阻器上拉到5V電源。由輸出反饋電壓經(jīng)光耦隔離后控制。

    VCC：內(nèi)部偏置電路輸出端。該端與GND之間必須接1只電容器。其輸出電壓通常為8.5V。

    OUT：PWM控制輸出端。該端接：MOSFET的驅(qū)動極。

    GND：公共地。

    CS：電流監(jiān)測端。該端用于電流模式控制采樣信號并起監(jiān)測過流信號作用。

    RT/SYNC：時(shí)鐘信號輸入端。該端與GND之間外接1只電阻器來設(shè)定內(nèi)部晶振頻率。也可直接輸入外部時(shí)鐘脈沖信號。

    SS：軟啟動或“打嗝”工作模式定時(shí)輸入。該端與GND之間外接的電容器決定軟啟動時(shí)間和“打嗝”工作模式重啟動頻率。

2 LM5021的工作原理

2.1 啟動電路

    開關(guān)電源電路開始工作前，LM502l無PWM輸出，輔助繞組無法給啟動電容器CIN充電，必須需依靠外部電路首先觸發(fā)啟動電容器。交流電整流后得的高壓HV經(jīng)啟動電阻器Rs給電容器CIN充電，當(dāng)CIN上的電壓達(dá)到20V后。內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)器開始工作，并開始給電容器CVcc充電，在CVcc上的電壓達(dá)到7V后，內(nèi)部偏置電路允許PWM輸出，完成能量從變壓器原邊到副邊的傳遞，同時(shí)輔助繞組給CIN充電，這樣電路的啟動過程就完成了。如果輔助繞組存儲的能量足以支撐VCC電壓，大于5.8V，電路即可進(jìn)入正常工作模式。啟動電阻器的阻值影響啟動時(shí)間和電源的效率，LM5021極低的啟動電流容許啟動電阻器取得很大，從而保證啟動電路有合理的啟動時(shí)間和較高的效率。

2.2 脈寬調(diào)制器

    代表誤差電壓的信號從COMP端輸入，先經(jīng)1.2V偏置。再經(jīng)3：1的電阻器分壓，最后輸入PWM比較器的反相輸入端，電流斜坡信號輸入比較器的同相輸入端。PWM比較器比較這兩路信號后輸出脈寬調(diào)制信號，同時(shí)通過PWM控制邏輯和或門將觸發(fā)器復(fù)位并輸出關(guān)斷信號。然后由時(shí)鐘脈沖再把觸發(fā)器置位，以輸出開通信號，從而完成脈寬調(diào)制功能。這種電路被稱作雙脈沖抑制邏輯電路，它能確保在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)脈寬調(diào)制器只輸出一個(gè)脈寬調(diào)制信號。當(dāng)誤差控制器輸入為OV時(shí)，控制器輸出0占空比信號。

2.3 過流比較電路

    LM502l提供過電流保護(hù)功能。該功能是由內(nèi)部的電流比較器完成的，當(dāng)電流比較器的輸入超過0.5V時(shí)輸出脈沖立即被封鎖。在MOS管被再次開通前CS腳將保持50ns的低電平以釋放低通濾波器

2.4 振蕩器

2.5 軟啟動和門極驅(qū)動

    軟啟動的作用是使功率變換電路緩慢的達(dá)到穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，這樣就可減小啟動沖擊和浪涌電流。它的工作原理是電路內(nèi)部的20μA電流源給接在SS端的電容器充電，電容器上的電壓斜坡上升，從而限制了COMP的電壓上升率，最終限制了輸出脈沖占空比的上升幅度，這樣就實(shí)現(xiàn)了軟啟動功能。當(dāng)輸出負(fù)載過大時(shí)，軟啟動電容還用來產(chǎn)生打嗝模式的延時(shí)。LM5021的OUT輸出PWM信號，輸出高電平時(shí)拉電流可達(dá)0.35A，輸出低電平時(shí)灌電流可達(dá)0.7A，LM502l-1的最大占空比為80％，LM5021-2的最大占空比為50％。

3 LM5021的應(yīng)用

    輸入?yún)?shù)為市電50Hz，其范圍為85V～265V，輸出為12V/2A。電壓調(diào)整率為±0.1％，負(fù)載調(diào)整率為±0.14％，輸出電壓紋波為120mV，輸出功率為24W。該電源的高頻變壓器選用的是Epcos的E25/13/7，材料為N27，骨架為立式。