高精度恒流/恒压(CC/CV)原边反馈功率转换器

简介: 一、产品概述PR6214是一款应用于小功率AC/DC充电器和电源适配器的高性能离线式功率开关转换器。PR6214采用PFM工作模式,使用原边反馈架构,无需次级反馈电路,因此省去了光耦和431,应用电路简单,降低了系统的成本和体积,提高了可靠性。芯片内置了高达±5%精度的恒流/恒压(CC/CV)控制电路,输出曲线如图所示。PR6214 在恒流控制(CC)时,恒流值和输出功率可以通过 CS 引脚的限流电阻 RS 设定,内置电感补偿电路保证输出的电流具有较高的恒流精度。在恒压控制(CV)时,内置输出采样电路和线损补偿电路既保证了芯片输出电压的高精度又保证了较好的负载调整率,同时,内置的准谐振

一、产品概述

PR6214是一款应用于小功率AC/DC充电器和电源适配器的高性能离线式功率开关转换器。PR6214采用PFM工作模式,使用原边反馈架构,无需次级反馈电路,因此省去了光耦和431,应用电路简单,降低了系统的成本和体积,提高了可靠性。芯片内置了高达±5%精度的恒流/恒压(CC/CV)控制电路,输出曲线如图所示。

PR6214 在恒流控制(CC)时,恒流值和输出功率可以通过 CS 引脚的限流电阻 RS 设定,内置电感补偿电路保证输出的电流具有较高的恒流精度。在恒压控制(CV)时,内置输出采样电路和线损补偿电路既保证了芯片输出电压的高精度又保证了较好的负载调整率,同时,内置的准谐振导通模式,有效提高了系

统的工作效率。

PR6214 具有基于自动重启的多重保护功能来加强系统工作的稳定性和可靠性,这些保护功能包括 VDD 欠压锁定(UVLO)、VDD 过压保护、逐周期的电流检测、峰值电流限制(OCP)、输出开路/短路保护、过温保护(OTP)。

二、产品特征

恒压(CV)和恒流(CC)精度高达±5%

原边控制模式,省略TL431和光耦

工作于断续模式(DCM)

低待机功耗小于100mW

低静态工作电流(<500uA)

PFM工作模式

内置准谐振导通模式

内置线损补偿电路

内置前沿消隐电路 (LEB)

内置初级电感补偿

基于自动重启的多种保护功能

欠压锁定 (UVLO)

VDD过压保护

逐周期电流检测

峰值电流限制(OCP)

输出开路/短路保护

过温保护(OTP)

SOP-7L无铅封装

三、产品应用

手机/数字摄像机充电器

小功率电源适配器

电脑和电视机的辅助电源

LED 照明

四、应用信息

PR6214是一款成本低、设计优化的功率开关转换器,适用于离线式小功率AC/DC电池充电器和电源适配器。它采用原边控制模式,因此不需要TL431和光耦。内置的高精度恒流/恒压控制能够很好地满足小功率电源适配器和充电器的要求。

启动

PR6214的供电电源是VDD引脚。启动电阻提供从高压端到VDD旁路电容的直流通路,为芯片提供启动电流。PR6214的启动电流小于20uA , 因 此 VDD 能 够 很 快 被 充 到 UVLO(OFF)以上,从而使芯片快速启动并开始工作。一旦VDD超过UVLO(OFF),芯片就进入启动状态。VDD的旁路电容一直为芯片提

供供电直至输出电压足够高以至于能够支撑VDD通过辅助绕组供电为止。采用较大的启动电阻可以减小整机的待机功耗。

恒压(CV)控制

为了实现 PR6214 的恒流/恒压控制,系统必须工作在反激式系统的断续模式。(参照典型应用电路)

在断续模式的反激式转换器中,输出电压能够通过辅助绕组来设定。当功率 BJT 导通时,负载电流由输出滤波电容 CO 提供,原边电流呈斜坡上升,系统将能量存储在变压器的磁芯中; 当功率 BJT 关断时,系统将存储在变压器磁芯中的能量传递到输出,当去磁结束后,系统开始谐振直至再次打开功率 BJT。在去磁

时间段,变压器原边电流与次级电流的关系如下:

同时,辅助绕组反射输出电压,具体如图 2所示,计算公式如下:

其中ZV 是指整流二极管上的压降。

PR6214 的电源系统通过一个电阻分压器连接到辅助绕组和 INV 之间,这样,辅助绕组上的电压在去磁结束时被采样并保持,直至下一次采样。

采样到的电压和内部3.0V的基准电压比较,将其误差放大。误差放大器的输出反应负载的状况,控制峰值电流及系统频率,进而调整输出电压,这样就实现了恒压控制。

线损补偿

PR6214通过辅助绕组和次级绕组的耦合关系来检测输出电压。线损电压随着输出负载的增加而增加,导致导线末端的电压不断下降。

为了保持导线末端电压的稳定,PR6214内置了线损补偿电路来实现良好的负载调整率。恒流值和输出功率的设定在PR6214中, 恒流值和最大输出功率可以通过外部的限流电阻RS来设定。输出功率的大小随着恒流值的变化而变化。RS越大,恒流值就越小,输出功率也越小;RS越小,恒流值就越大,输出功率也越大。具体参照图4所示。

恒流控制

在PR6214中,系统的工作频率受控于系统的负载状况。在反激式非连续模式的电源系统中,最大的输出功率由如下公式计算:

其中PL 是变压器初级绕组的电感量,PI 为流经变压器初级绕组的峰值电流,SWF 为系统的开关频率。

从式(4)中可以看出,原边电感PL 的改变将导致恒流模式下最大输出功率和恒流值的改变。为了补偿原边电感PL 改变带来的影响,开关频率SWF 被内部环路锁定,此时的开关频率可以通过下式计算:

由于DEMT 与电感PL 的大小成反比,因此,电感PL 和SWF 的乘积为一定值。恒流模式下的最大输出功率和恒流值将不再随电感PL 的改变而改变。因此,电感高达±10%的改变能够被补偿。补偿后输出恒流公式如(6)所示。

保护功能

为了确保系统的正常工作,PR6214 内置了多重基于自动重启的保护措施。当这些保护措施一旦被触发,将关断功率 BJT。这些保护措施包括 VDD 欠压锁定(UVLO)、VDD 过压保护、逐周期的电流检测、峰值电流限制(OCP)、输出开路/短路保护、过温保护(OTP)。

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