一、MC44608简介
MC44608是MOTOROLA公司研制的环保电源IC,在待机时功耗低于3.5W。它是一个高性能电压模式控制器,待机功耗低、节能,提高待机状态时产品的可靠性,更有利于在电视产品中增加实时控制的功能。该系列芯片振荡器接通频率有40kHz、75kHz或100kHz。
离线式转换器设计的MC44608是高性能电压模式控制器。这个高电压电路集成启动电流源和振荡电容,使外部组成电路简单。
MC44608由于采用了有效的SMPS状态检测技术,因而可用次极重新配置来实现泄漏功率抑制。该器件的特点如下:
1、采用了高效PWM和低功耗特机的脉冲模式技术;
2、芯片振荡器开关频率有40kHz、75kHz和100kHz三种可供选用;
3、具有占空比控制、欠压锁定、过压保护、去磁保护、内部热保护等多种功能;
4、可用程序控制待机开关。
5、具有较低的dV/dT,可保证较低的EMI辐射。
二、引脚封装形式及引脚功能:
引脚序号 引脚功能 正常工作/待机电压(V)
1 电源电压端;启动电压;过压保护检测;欠压保护检测 11/11
2 驱动脉冲输出级供电 12/12
3 开关管驱动脉冲输出 1.3/0.1
4 接地 0/4
5 过载保护折返点控制调整 0.8/1.2
6 过压保护触发信号.当1脚过压检测端输入电压过高时,此脚电压升高 2.0/0.8
7 初级电流检测端脚过流检测取样端内设1V钳位电路 0/0
8 去磁控制检测 0.1/0.1
9 同步控制(未用) 0/0
10 正常工作模式振荡频率(40KHz)定时电容 3.0/2.8
11 慢启动时间常数电容 2.6/2.6
12 减频工作模式(待机控制)时开关电源最小负载阈值电平设定脚 1.8/2.4
13 误差放大器输出 2.7/2.0
14 误差取样输入端 2.7/2.7
15 待机工作模式振荡频率(20KHz)定时控制 2.7/2.7
16 基准模块电阻接脚,与10脚电容构成40KHZ振频调节 2.7/2.7
三、开关稳压电源的保护
1、过压保护
过压保护由电源IC①脚和⑥脚外围及内部电路来完成,通过变压器输出送到IC801的①脚和⑥脚,一路经D804送入IC⑥脚,当电压超过15.4V时,保护电路驱动IC⑤脚输出截止;另一路通过限流电阻R804换R804A,进入①脚,和IC内部基准电流120uA比较,高于基准电流时IC脚电压高于1.0V,启动快速过压保护,使IC⑤脚输出截止。
2、过流保护
过流检测电路IC801②脚和外围电路来完成,通过对开关管S极的接地电阻R810的取
样电压进行检测,当电流通过R807和R807A限流,送到②脚,当②脚检测到1.0V时,则进行过流保护,截止IC⑤脚输出。
3、过热保护
电源IC内部设有过热保护,它的工作环境温度为250 C到+850 C,当超过1500C时,
触发IC的温度保护电路,截止IC⑤脚输出。
4、过载保护
当负载出现过载时,反馈到⑥脚的电压降低,Vcc电压不能文持IC的正常工作,同时②脚没有电流流出,取样电压相当于1V,从而驱动⑤脚输出截止。
四、开关控制稳压原理
开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开,在开关K接通时,输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL,在整个开关接通期间,电源E向负载提供能量;当开关K断开时,输入电源E便中断了能量的提供。可见,输入电源向负载提供能量是断续的,为使负载能得到连续的能量提供,开关稳压电源必须要有一套储能装置,在开关接通时将一部份能量储存起来,在开关断开时,向负载释放。图中,由电感L、电容C2和二极管D组成的电路,就具有这种功能。电感L用以储存能量,在开关断开时,储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载,使负载得到连续而稳定的能量,因二极管D使负载电流连续不断,所以称为续流二极管。在 AB间的电压平均值EAB可用下式表示:
EAB=TON/T*E
式中TON为开关每次接通的时间,T为开关通断的工作周期(即开关接通时间TON和关断时间TOFF之和)。
由式可知,改变开关接通时间和工作周期的比例,AB间电压的平均值也随之改变,因此,随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压V0文持不变。改变接通时间TON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比,这种方法称为“时间比率控制”(Time Ratio Control,缩写为TRC)。
按TRC控制原理,有三种方式:
1、脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,缩写为PWM)
开关周期恒定,通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。
2、脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation,缩写为PFM)
导通脉冲宽度恒定,通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。
3、混合调制
导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定,彼此都能改变的方式,它是以上二种方式的混合。
五、设计应用中的几个问题
1、SMPS次级的重新配置
SMPS变压器是通过初级/次级进行能量传输,并根据初级绕组与各次绕组间的匝比确定输出电压。在正常模式期间,其输出必须被调整,具有最好的稳定性。
次级重新配置的原理是对所希望调整输出的绕组匝数比进行调节,可采用SMPS次级开关来实现。这种开关结构建立了变压绕组与唤醒单元电源干线之间的连接。在待机模式,当开关闭合时,在ON周期存储在变压器初级组中的电流将不再传输给相应的输出高压绕组,而是注入到低压绕组。其结果是停止向高压输出供电,并迅速向低压输出供电。而在正常模式,通过TL431可以调整对能量需求的急剧增加,与TL431并联的齐纳二极管可确保低干线电压的调整。
2、脉并中模式工作时的SMPS负载禁止
SMPS次级重新配置对SMPS工作状态的另一个影响相当于电流源的高压绕组被偏置在低电压下,此时在112V输出端得到的电压将变为11.2V,16V输出变为1.6V,Vcc降到1.2V,显然在此条件下,MC44608将停止工作。因此,当达到欠压锁定电平时,芯片将进入等待状态。在等待状态结束时,芯片可借助启动Vcc平滑电容C7的重新充电过程和启动状态来重新启动电源,但若次级重新配置仍然工作,则将重复相同的关闭时序。
3、工作模式的启动选择
通过MC44608工作模式的自动选择特性可使待机电源自动检测SMPS次级是配置在正常模式还是脉冲模式。执行此功能不需通过芯片上的任何特殊引脚,也不需另外的元件。此原理是以每个能量包结束时的调整器状态存储为基础的。两种类型的脉冲模式各自对应于不同功能,其中打嗝模式对应于次级过载,脉冲模式对应于次级重新配置启动。
结束语
绿色电源是当今电源领域的热点之一。待机功耗小于1W是电源设计师追求的目标。TV电源等一些家庭办公装置中的电源采用MC44608可实现待机功耗小于1W的目标,并可简化电路、降低成本,提高可靠性,减少开发周期。
经过一段时间紧张的毕业设计,感觉自己对电源设计有了一定的了解,专业知识也有了很大的提升,由于本人水平有限,经验阅历尚浅,毕业设计中的不足之处还请老师指正。
参考文献:
[1]辣文论文网:http://www.751com.cn/
[2]长谷川彰 著,何希才 等《开关稳压电源的设计与应用/图解实用电子技术丛书》
科学出版社 出版日期:2006年8月