集成MOSFET驅(qū)動(dòng)器的全橋移相控制器-LM5046(四)

* 軟關(guān)斷技術(shù)
    軟關(guān)斷端給出一個(gè)附加的柔性，允許功率變換器進(jìn)入U(xiǎn)VLO期間和打呃模式下。如果SS OFF端拉上到5V的REF端，功率變換器在任何條件下都將硬關(guān)斷。硬關(guān)斷驅(qū)動(dòng)每個(gè)輸出都立即到低電平。

* 過(guò)熱保護(hù)
    內(nèi)部的過(guò)熱關(guān)斷電路，提供了在最高結(jié)溫超出時(shí)保護(hù)集成電路。此時(shí)芯片為160℃，控制器強(qiáng)制進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，偏置穩(wěn)壓器被禁止，在過(guò)熱關(guān)斷期間，SS和SSSR電容全部放電，控制器在結(jié)溫降到140℃以下時(shí)進(jìn)入正常起動(dòng)順序。

* 應(yīng)用信息
    移相全橋式工作模式(PSFB)移相全橋拓?fù)涫菑娜珮蛲負(fù)渑缮鰜?lái)的，當(dāng)適當(dāng)?shù)丶庸た梢允筆SFB拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)初級(jí)功率MOSFET的零電壓開(kāi)關(guān)，而且保持恒定的開(kāi)關(guān)頻率，ZVS特點(diǎn)是可以減少開(kāi)關(guān)損耗，降低EMI發(fā)射，PSFB的實(shí)現(xiàn)系采用LM5046完成的，工作過(guò)程描述如下：
    (1)工作狀態(tài)1(功率傳輸，主動(dòng)模式)
    PSFB拓?fù)涞墓β蕚鬏斈Ｊ较笥查_(kāi)關(guān)的全橋，當(dāng)橋路對(duì)角線的兩個(gè)MOSFET導(dǎo)通時(shí)(HO1和LO2或HO2和LO1)。一個(gè)功率傳輸周期從初級(jí)到次級(jí)開(kāi)始丁作，圖8給出對(duì)角開(kāi)關(guān)HO1和LO2工作的狀態(tài)。在此狀態(tài)，所有VIN加到功率變壓器的初級(jí)，由次級(jí)線圈降壓。

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    (2)工作狀態(tài)2(主動(dòng)到從動(dòng)傳輸)
    在功率傳輸周期結(jié)束后，PWM關(guān)斷開(kāi)關(guān)LO2，在初級(jí)側(cè)，折回的負(fù)載電流加上勵(lì)磁電流經(jīng)由SW2結(jié)點(diǎn)返回VIN，從主動(dòng)到從動(dòng)傳輸在HO2體二極管或HO2導(dǎo)通時(shí)完成，無(wú)論誰(shuí)早一些完成。延遲總是插入的，其由設(shè)置RD2給出合適的值，HO2僅在體二極管正偏時(shí)導(dǎo)通，在此模式下，Imag +Ilplak作為電流源給SW2結(jié)點(diǎn)處的寄生電容充電。在輕載條件下，它用更長(zhǎng)的時(shí)間將SW結(jié)點(diǎn)推向VIN。
    主動(dòng)到從動(dòng)的傳輸時(shí)間可以用下式近似求出：
   
    此處，Im是勵(lì)磁電流，NTR是變壓器匝比，Ilpesk是輸出濾波電感電流的峰值，Cparasitic是結(jié)點(diǎn)SW2處的寄生電容。
    (3)工作狀態(tài)3(自由運(yùn)轉(zhuǎn)／從動(dòng)模式)
    在自由運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與傳統(tǒng)全橋初級(jí)四個(gè)MOSFET全部關(guān)斷不同，在PSFB拓?fù)渲凶儔浩鞯某跫?jí)被頂部?jī)蓚€(gè)MOSFET(HO1、HO2)短路，或者被底部?jī)蓚€(gè)MOSFET短路，在CLK周期內(nèi)，頂部MOSFETHO1和HO2保持共同導(dǎo)通。進(jìn)一步在二次側(cè)很像傳統(tǒng)全橋拓?fù)?，同步整流的MOSFET兩個(gè)都被激活，
在此狀態(tài)，沒(méi)有能量傳輸，濾波電感電流通過(guò)同步整流的MOSFET在運(yùn)行。
    (4)工作模式4(從動(dòng)到主動(dòng)傳輸)
    在開(kāi)關(guān)周期結(jié)束時(shí)，也就是振蕩器測(cè)定出電流CLK周期后，初級(jí)開(kāi)關(guān)HO1和二次側(cè)FET，SR1同時(shí)關(guān)斷，結(jié)點(diǎn)SW1處的電壓開(kāi)始降落到GND，這是由于功率變壓器的漏感加上傳輸電感和SW1處的寄生電容之間的諧振造成的，勵(lì)磁電感在此時(shí)被短路，因此它沒(méi)有任何動(dòng)作，LC諧振的結(jié)果形成半個(gè)正弦波，其周期取決于漏感和寄生電容，正弦半波的峰值是負(fù)載電流的函數(shù)，由從動(dòng)到主動(dòng)傳輸時(shí)間由下式給出：
   
    當(dāng)由仔細(xì)增加漏感或增加一個(gè)外部串入電感來(lái)調(diào)諧時(shí)，正弦諧振波形峰值由LO1體二極管箝住，在此時(shí)ZVS在LO1開(kāi)關(guān)時(shí)實(shí)現(xiàn)。
    CLK周期的開(kāi)關(guān)順序如下：開(kāi)關(guān)LO1主動(dòng)期令對(duì)角的LO1和HO2導(dǎo)通，傳輸功率，功率傳輸周期結(jié)束，此時(shí)PWM關(guān)斷HO2緊隨著是主動(dòng)到從動(dòng)傳輸。此時(shí)LO2導(dǎo)通，在自由運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，LO1和LO2兩者激活，從這個(gè)順序可以推斷，右上部和左下部MOS導(dǎo)通(HO2、LO2)其由PWM信號(hào)終止，結(jié)束
功率傳輸周期，SW2結(jié)點(diǎn)總是見(jiàn)到主動(dòng)到從動(dòng)的傳輸，進(jìn)一步，MOSFET導(dǎo)通橋的左上和左下，總值CLK結(jié)束時(shí)關(guān)斷，此自由運(yùn)轉(zhuǎn)周期，SW1結(jié)點(diǎn)總是見(jiàn)到從動(dòng)到主動(dòng)的傳輸。
    (1)控制方法選擇
    LM5046是一個(gè)多功能的PWM控制IC，它既可以組成電流型控制，也可以組成電壓型控制，選擇控制模式通常取決于設(shè)計(jì)師的偏好。下面必須考慮的是選擇控制方法。電流控制型能固有地平衡磁密，全橋拓樸等其它雙輸出拓樸，必須防止磁芯飽合，任何不對(duì)稱的伏秒積加到兩相之間都會(huì)導(dǎo)致磁密不平衡，這會(huì)導(dǎo)致變壓器的DC偏移，伏秒積不平衡可以由電流型控制解決，在電流型控制中，初級(jí)電流信號(hào)狀態(tài)與相應(yīng)誤差信號(hào)比較去控制占空比，在穩(wěn)定狀態(tài)下，這個(gè)結(jié)果在每一相工作終止時(shí)由脈寬調(diào)節(jié)相同的峰值電流，于是有了相同的伏秒積。
    電流控制型對(duì)噪聲和次諧波振蕩是敏感的，當(dāng)采用電壓控制型時(shí)，使用大的斜波給PWM，這樣就不敏感了。電壓型控制采用電壓前饋的方法有了很好的線路瞬態(tài)響應(yīng)。當(dāng)用電壓控制型時(shí)，可以用一支DC電容與變壓器初級(jí)線圈串聯(lián)，來(lái)防止任何的磁密不平衡導(dǎo)致的變壓器磁芯飽合。

* 用LM5046作電壓控制型
    LM5046作電壓型控制時(shí)，外部電阻RFF接到VIN和RAMP端，電容CFF接到RAMP和AGND，RAMP端需要建起一個(gè)鋸齒波調(diào)制斜波信號(hào)，如圖8。在RAMP端信號(hào)的斜率將隨著輸入電壓變化。改變的斜率提供必要的線路前饋信息以改善線路的瞬態(tài)響應(yīng)。以此做電壓型控制，用恒定的誤差信號(hào)，導(dǎo)通時(shí)間的變化反比于輸入電壓(VIN)以此穩(wěn)定變壓器初級(jí)的伏秒積，用線路前饋的斜波給PWM控制所需，從而提高線路調(diào)整率，在改變輸入電壓時(shí)作環(huán)路補(bǔ)償。進(jìn)一步電壓控制型對(duì)噪聲不太敏感。不需要前沿濾波。因此它對(duì)寬輸入電壓變化的情況是一個(gè)好的選擇，電壓型控制需要Ⅲ型補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，可以完整的結(jié)合L-C的輸出濾波器的極點(diǎn)。
    推薦CFF電容值的范圍從100PF到1800PF，參考圖8，可以看到CFF值必須足夠小，以便當(dāng)時(shí)鐘脈寬在50nS時(shí)能放電，內(nèi)部放電MOSFET的RDS(ON)為5．5Ω，RFF的值由下式計(jì)算：
   
    例如，設(shè)VRAMP為1．5V，在VIN MIN為36V時(shí)，fosc=400kHz，CFF=470pF，這時(shí)RFF為125kΩ。(未完待續(xù))