NCP1271的使用

一、介紹

        NCP1271是開關頻率固定的反激式開關電源芯片,又分爲NCP1271A和NCP1271B,他們僅有開關頻率不同。NCP1271A爲65KHz,NCP1271B爲100KHz。有兩種封裝:

二、整體框圖如下,接下來根據框圖來介紹NCP1271的功能

三、NCP1271的5種工作模式:

1、正常模式:當VCC電壓高於9.1V,且VFB小於3V,NCP1271以固定頻率的電流模式做PWM控制。

2、待機模式或Skip−Cycle模式:當負載減小,VFB也減小。當VFB減小到小於Vskip,NCP1271就進入待機模式,在該模式中NCP1271週期性工作,以減小功耗和噪聲。當負載增加,VFB也增加,當VFB大於2.85V,NCP1271就退出待機模式,進入正常模式。

        待機模式時VCC、VFB關係:

3、錯誤模式:有兩種錯誤會進入此模式:

1)、當FB引腳懸空(輸出電壓過載),則下圖A點電壓=4.8/(16.7+75.3)*75.3=3.93,B點電壓=1.31V輸入電壓比較器的“+”端,電壓比較器的“-”輸入電壓最大爲1V,因此電壓比較器輸出1,持續130ms後,產生短路錯誤。

2)、當VCC電壓跌到了9.1V以下。

        在錯誤模式中,VCC電壓會進行“double hiccup”。首先DRV停止輸出,因此VCC的電壓會自然下降,當下降到5.8V,1271打開內部的FET給VCC充電,充電到12.6V,然後VCC的電壓又會自然下降,當下降到5.8V,1271又打開內部的FET給VCC充電,充電到12.6V,這個時候DRV開始輸出一段時間,嘗試進入正常模式,如果錯誤解決了,1271就會進入正常模式,否則又會開始循環“double hiccup”直到錯誤解決。

4、閂鎖關閉模式:當1腳的電壓高於8V,並持續13us,1271就會進入此模式。在此模式中1271會一直hiccup直到芯片復位。只有當VCC的電壓低於4V,1271纔會復位。因此錯誤模式的“double hiccup”是不會讓1271復位的。只有給1271掉電,才能讓VCC電壓低於4V。

5、非閂鎖關閉模式:當VFB低於Vskip時進入此模式。在此模式中DRV停止輸出。此模式用於外部控制1271的工作狀態。

四、VCC電容的選擇

        在發生過載或FB引腳懸空時,要進入錯誤模式,此時有130ms的判定時間。如果要使用1271錯誤模式的功能,則需要保證在130ms內,依靠VCC上的電容能讓1271正常工作。假定正常工作時VCC的電壓爲12.6V,則需要讓1271在130ms內VCC的電壓高於9.1V。65K頻率的1271功耗爲2.3mA左右,因此:

        要保證VCC上的電容高於85uF。當然VCC的電壓高於12.6,比如15V,則此電容值又要重新計算。如果不使用錯誤模式功能,則沒有上面的限制,一般10uF就夠了。VCC上的電容如果太小了,會導致1271啓動不起來。

五、軟啓動

        當給1271上電,VSS的電壓會在4ms內從0V上升到1V,之後就一直保持在1V。VSS和VFB/3輸入電壓比較器,電壓比較器輸出結果會控制選擇開關來決定VPWM的電壓等於VSS還是VFB/3。當VSS大於VFB/3,比較器輸出0,VPWM=VFB/3。當VSS小於VFB/3,比較器輸出1,VPWM=VSS。因此VPWM等於VSS和VFB/3中的較小值。波形爲:

六、電流反饋的PWM控制與RCS的計算

        NCP1271的PWM同時帶有主繞組電流反饋。電流採樣電阻上的電壓VCS和VPWM做比較,如果VCS小於VPWM,則比較器輸出0,RS觸發器的R端輸入0,S端輸入PWM的斬波(65K或100K)。當R=0,S=1,則Q輸出1,控制外部FET打開。當VCS大於VPWM,比較器輸出1,R端輸入1,S端輸入0,則Q端輸出0,關閉外部FET。

        VPWM最大值爲1V,因此VCS最大值也爲1V。則根據主繞組最大電流值計算RCS:

七、斜坡補償與Rramp的計算

        爲了解決次諧波振盪,1271還帶有諧波補償。次諧波振盪發生在開關頻率的一半,並且僅在佔空比大於50%的CCM模式發生。爲了降低電流環增益,通常注入50%到75%的電流補償。

        上圖中的Iramp是一個電流源,它的電流波形爲:佔空比爲80%,幅值爲100uA的三角波,且他的週期與斬波週期是同步的。

        舉個例子來說明他的工作過程,一個開關電源,其主繞組電感Lp=350uH,次級輸出電壓Vout=19V,次級整流二極管壓降Vf=1V,匝數比Np:Ns=10:1。因此OFF階段,主繞組上的電流斜率等於:

        如果電流採樣電阻=0.1Ω,那麼電壓斜率=57.1mV/us。我們注入75%的斜坡補償,則57.1*75%=43mV/us,因此

        一般Rramp在10K以內。

八、頻率抖動

        一般頻率抖動範圍在+7.5%到-7.5%之間,抖動週期=6ms。

九、待機模式的設置與Rskip的計算

        在待機模式中,通過Vskip和VFB電壓值比較來決定DRV是否輸出:

        因此修改Vskip可以設置待機模式所佔的比例。由Vskip=Rskip*Iskip。因此Rskip最終決定了soft-skip的比例。

十、典型原理圖

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