具有異相同步功能的電源控制器

   摘要：新一代直流模塊電源需要功率密度高、性能全、價(jià)格低等特性。SC4808是一款專為推挽、半橋、全橋式直流變換器用的控制芯片。獨(dú)特的異相同步功能使二組電源模塊工作在交錯(cuò)并聯(lián)狀態(tài)。這個(gè)特性減小了輸入/輸出的紋波，并且減少了輸入/輸出濾波元件的數(shù)量。

    關(guān)鍵詞：DC/DC變換器；交錯(cuò)并聯(lián)；SC4808控制器

引言

SC4808A/B是一個(gè)雙端高頻高集成度的PWM控制器，它能容易地配置成電流或電壓工作方式，并且還包括了用于隔離應(yīng)用的所有控制電路。SC4808雖然簡(jiǎn)單，卻有完整的特性并且只需要很少的外部元器件。它的特性包括：可調(diào)置頻率高達(dá)1MHz；內(nèi)部斜率補(bǔ)償；逐脈沖電流限制；輸入欠壓保護(hù)。用唯一個(gè)振蕩器能夠使兩個(gè)SC4808一起同步和異相工作。輸出驅(qū)動(dòng)被配置成推挽式，兩個(gè)輸出之間死區(qū)時(shí)間的設(shè)置取決于定時(shí)元件的大小。SC4808的開(kāi)啟閾值為12V(SC4808A)和4.4V(SC4808B)。SC4808B可以應(yīng)用在5V輸入的電源上。兩種器件都采用MSOP－10封裝。

圖1

1 SC4808典型應(yīng)用電路

圖1是SC4808在12V輸入、24V輸出電源中的應(yīng)用。

SC4808可以作為峰值電流模式控制器，也可以作為電壓模式控制器，這取決于斜率補(bǔ)償?shù)目偭?，只需一個(gè)電阻即可設(shè)置。SC4808的雙輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)是成推挽式。兩個(gè)輸出頻率是振蕩器頻率的一半，每個(gè)輸出級(jí)的占空比<50％。SC4808提供脈沖式和打嗝式過(guò)流保護(hù)。SC4808用腳CS檢測(cè)電流信息（VCS）與525mV內(nèi)置限流點(diǎn)進(jìn)行比較。如果525mV的限流點(diǎn)被超過(guò)，則OUTA和OUTB占空比一直減小；而當(dāng)腳CS電壓達(dá)到第二個(gè)閾值950mV時(shí)，OUTA和OUTB被關(guān)斷。在延遲140μs之后，SC4808開(kāi)始進(jìn)入內(nèi)部軟啟動(dòng)。軟啟動(dòng)之后，除非過(guò)流情況仍然存在，否則器件重新達(dá)到正常工作狀態(tài)。

圖2

2 交錯(cuò)并聯(lián)

在對(duì)噪聲敏感的應(yīng)用中，需要振蕩器頻率和系統(tǒng)參考頻率同步。腳SYNC是一個(gè)閾值電壓為1.6V(SC4808A)和1.0V(SC4808B)的正邊緣觸發(fā)輸入，能接收外部時(shí)鐘。通過(guò)連接一個(gè)外部控制信號(hào)到腳SYNC，SC4808內(nèi)部振蕩器頻率將會(huì)與外部控制信號(hào)的正邊緣同步。單獨(dú)一個(gè)控制器工作時(shí)，腳SYNC應(yīng)該接地或接一個(gè)頻率在SYNC頻率范圍內(nèi)的外部同步時(shí)鐘。在兩相工作模式下，其中一個(gè)振蕩器用來(lái)使兩個(gè)SC4808一起同步和異相工作。這個(gè)特性只需要將一個(gè)SC4808的腳SYNC輸入連接到另一個(gè)SC4808的腳RC就能實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)SC4808中較快的振蕩器自動(dòng)成為主控部分，強(qiáng)迫兩個(gè)PWM異相工作。這個(gè)特性使電源的輸入和輸出紋波達(dá)到最小并且減少了輸入和輸出電容的數(shù)量。圖2是由兩個(gè)SC4808構(gòu)成的異相同步電路。

圖3

    從圖2可以看出，由單個(gè)SC4808可產(chǎn)生兩個(gè)180°相位差的輸出信號(hào)。由兩個(gè)SC4808組成的異相同步電路會(huì)產(chǎn)生4個(gè)90°相位差的輸出信號(hào)。交錯(cuò)并聯(lián)兩組電源可以達(dá)到下列特性：

——電源的輸入和輸出電流紋波互相抵銷；

——較小的輸入和輸出電容；

——較小的輸入和輸出電感；

圖4

    ——較小的功率損耗；

——較小的功率變壓器；

——較低的功率器件溫升；

——更快的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。

圖5

    如圖3所示，利用SC4808PSPICE模型可以清楚地看到，交錯(cuò)并聯(lián)二組電源的輸出電流紋波比單組電源減小很多。如圖4所示，單組電源產(chǎn)生5A電流紋波（滿載電流為20A），交錯(cuò)并聯(lián)兩組電源的輸出電流紋波不到1A（滿載電流同樣為20A），這樣便大大減小了所需的輸出電容ESR值。由于交錯(cuò)并聯(lián)兩組電源輸出開(kāi)關(guān)頻率是單組電源輸出開(kāi)關(guān)頻率的2倍，而交錯(cuò)并聯(lián)兩組電源輸出等效電感是單組電源輸出電感的1/2，交錯(cuò)并聯(lián)兩組電源負(fù)載動(dòng)態(tài)響應(yīng)比單組電源負(fù)載動(dòng)態(tài)響應(yīng)更快。圖5顯示在負(fù)載電流從15A到20A轉(zhuǎn)換過(guò)程中，交錯(cuò)并聯(lián)兩組電源輸出電壓過(guò)沖（Overshoot）和恢復(fù)時(shí)間（SettlingTime）比單組電源減小了。

利用兩個(gè)電源交錯(cuò)并聯(lián)為一個(gè)負(fù)載提供電流，需要設(shè)計(jì)負(fù)載均流電路，以保證負(fù)載電流在兩組電源中均勻分配。而電流型反饋的兩組電源會(huì)自動(dòng)互相均流。如圖6所示，兩組輸出電感電流的電壓取樣（VCS1，VCS2）都會(huì)被同一個(gè)反饋電壓（VFB）所控制。一旦VCS1和VCS2的峰值被控制，VCS1和VCS2的平均值會(huì)一樣，從而達(dá)到流過(guò)二組電源的輸出電流均流。SC4808內(nèi)部不設(shè)誤差放大器，只要將一個(gè)外部反饋電壓接到二組SC4808的反饋端（FB）就可以了。

圖6

3 結(jié)語(yǔ)

SC4808能達(dá)到新一代直流模塊電源的要求。它獨(dú)特的異相同步功能尤其適用在兩組大輸出電流開(kāi)關(guān)電源。利用SC4808電流型反饋可以很容易達(dá)到兩組輸出電流均流。