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VIPER17离线高压变频器

2020-9-30 16:59:04  213 变频器
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特征
800 V雪崩坚固功率段低频率抖动的PWM操作电磁干扰
工作频率:
–L型为60 kHz
–H型为115 kHz
265伏交流电压下备用功率<50兆瓦
可调设定值限制电流
可调精确过电压
保护
车载软启动故障后安全自动重启滞后热停堆
应用程序
PDA、摄像机、剃须刀的适配器手机、视频游戏LCD/PDP电视的辅助电源显示器、音响系统、计算机、工业用机顶盒、DVD播放器和录音机,白色商品。
说明
这个装置是一个800伏的离线转换器坚固的功率段,一个PWM控制,两级过电流保护、过电压和过载保护,滞后热保护保护、软启动和安全自动重启排除任何故障条件。突发模式操作而且设备非常低的消耗有助于满足备用节能规定。
先进的频率抖动降低EMI滤波器成本。Brown out函数嵌入到高压启动。
方块图

典型功率
典型电路
回扫应用程序(基本)

反激应用
操作说明
VIPER17是一款高性能的低压PWM控制器芯片,具有800v雪崩电压坚固的动力部分。
控制器包括:具有抖动特性的振荡器、具有软启动的启动电路特点,脉宽调制逻辑,电流限制电路,可调设定值,第二个电流电路,突发模式管理,棕色输出电路,紫外低电平电路,和自动重启电路和热保护电路。
电流限制设定值由控制销设定。突发模式操作保证高在备用模式下运行,有助于节能规范的实现。
所有故障保护均采用自动重启模式,重复率极低,以防止集成电路过热了。
动力段和闸门驱动器
功率部分采用雪崩坚固的N沟道MOSFET,确保在规定的额定能量范围内以及高dv/dt的安全运行能力。电源部分的BVDSS最小值为800 V,典型的RDS(开)为20Ω在25°C时。
集成传感网结构允许几乎无损耗的电流传感。
栅极驱动器设计用于在通电和关电期间提供受控栅极电流,以最小化共模电磁干扰。在UVLO条件下,内部下拉电路将栅极保持在低位,以确保电源部分不能接通
意外地。
高压启动发电机
高压电流发生器通过漏极引脚供电,只有在输入大容量电容电压高于VDRAIN_启动阈值,通常为80vdc。什么时候?
高压电流发生器打开,IDD_ch电流(3毫安典型值)被传送到VDD引脚上的电容器。在故障事件后自动重启模式下,IDD_ch电流降低到0.6毫安,典型值。以便在重启阶段有一个缓慢的工作循环。
通电软启动
如果输入电压上升到设备启动水平(VDRAIN_start),则VDD电压开始由于内部高压产生的IDD电流(见第7页表6)而增大电压启动电路。如果VDD电压达到VDDon阈值(~14v),则功率MOSFET开始开关,高压电流发生器关闭集成电路由存储在VDD引脚CVDD电容器中的能量供电,直到自供电电路(通常是变压器的辅助绕组和转向二极管)产生足以维持运行的电压。
CVDD电容器的尺寸必须足以避免快速放电并保持所需电压值高于VDDoff阈值。事实上,电容值太低可能会终止在控制器从辅助绕组接收任何能量之前进行切换操作。
以下公式可用于VDD电容器的计算:

方程式1
tSSaux是辅助电压稳定所需的时间。这次是应用程序根据输出级配置(变压器、输出)估计电容等)。在转换器启动期间,漏极电流限制逐渐增加到最大值。这样二次二极管上的应力就大大降低了。
它也有助于防止变压器饱和。软启动时间持续8.5 ms该功能是为每次尝试启动转换器或故障后实现的。
启动IDD电流

时序图:正常通电和断电顺序

软启动:时序图

断电操作
变频器断电时,一旦输入电压过低,系统就会失去调节达到峰值电流限制。当电压降到VDDoff阈值(典型为8v)功率MOSFET关闭,能量传输由于集成电路中断,因此VDD电压降低,之后,如果车辆识别号低于VDRAIN U START(典型80伏),则禁止启动顺序电源关闭完成。此功能有助于防止转换器尝试重新启动保证系统断电时输出电压的单调衰减。
自动重启操作
如果变频器断电后,车辆识别号高于VDRAIN U START,则启动顺序不被禁止,只有当VDD电压降低时才会被激活阈值(典型值为4.5 V)。这意味着高压启动电流发生器重新启动VDD只有当VDD电压低于VDDrestart时,电容器才充电。上面的场景例如,所描述的是由于故障而断电。发生故障后,充电电流为0.6毫安(典型值),而不是正常启动转换器的3毫安(典型值)阶段。此功能与低VDDrestart阈值(4.5 V)一起确保故障,IC的重启尝试具有很长的重复率,转换器工作安全,极低的功率吞吐量。
短路事件。
时序图:短路后的行为

振荡器
开关频率在内部固定为60 kHz或115 kHz。在这两种情况下,切换频率调制约为±4 kHz(60 kHz版本)或±8 kHz(115khz版本)在250hz(典型)速率下,因此产生的扩频作用将开关频率的每个谐波的能量分布在总能量相同但振幅较小的多个边带谐波上。
电流限值可调的电流模式转换指向该装置是一个电流模式转换器:漏极电流被感测并转换为电压它应用于PWM比较器的非反转引脚。比较这个电压一个在反馈管脚上,通过一个分压器,一个循环一个循环。
VIPER17有一个默认的当前限制值IDLIM,设计者可以根据它进行调整电气规范,通过连接到控制器的RLIM电阻器控制销具有启动IDLIM调整所需的最小电流凹陷:无RLIM或高RLIM(即100 KΩ)时,电流限制固定为默认值过电压保护(OVP)该装置可以监测变频器的输出电压。此操作由CONT pin完成当辅助绕组产生的电压为了执行输出电压监视器,必须将控制引脚连接到aux通过由RLIM和ROVP组成的电阻分压器绕组、如果施加到控制引脚的电压超过内部3控制器连续四次识别过电压情况。
这个特殊功能使用一个内部计数器,即降低对噪声和防止锁闩错误激活。柜台每次在一个振荡器周期内未触发OVP信号时复位。
电阻分压比kOVP将由以下公式给出:

方程2
哪里:
VOVP是OVP阈值
VOUT OVP是激活设计者设置的OVP的转换器输出电压值
NAUX是辅助绕组匝数
NSEC是二次绕组匝数
VDSEC是二级二极管正向电压
VDAUX是辅助二极管正向电压
ROVP和RLIM一起构成输出分压器
根据所需的IDLIM,固定RLIM,ROVP可通过以下公式计算:
方程式

电阻值应确保由控制销产生和吸收的电流在内部夹的额定能力范围内。

图OVP时序图
反馈和过载保护(OLP)VIPER17是一个电流模式转换器:反馈管脚控制PWM操作,控制突发模式并激活设备的过载保护。
当反馈管脚电压在VFB-bm和VFB-lin之间时(分别为0.5 V和3.3 V,典型值)漏极电流被感应并转换为施加到非PWM比较器的反向引脚。
此电压通过上的分压器与反馈管脚上的电压进行比较循环基础。当这两个电压相等时,PWM逻辑命令开关关闭功率MOSFET。漏极电流总是限制在IDLIM值。
在过载的情况下,反馈针对该事件的反应会增加高于VFBúlin时,漏极电流被限制在默认的IDLIM值或
通过一个电阻施加在连续管脚上(使用RLIM)脉冲宽度调制比较器被禁用。
同时内部电流发生器开始给反馈电容充电(CFB)当反馈电压达到VFB-olp阈值时,变换器转动关闭,启动阶段被激活,Icharge值降低至0.6毫安。在变流器的第一个启动阶段,在软启动时间之后(典型值为8.5 ms)输出电压可迫使反馈引脚电压上升至VFB_olp关闭转换器本身的阈值。
要避免此事件,必须根据输出负载。网络反馈进一步修正了补偿回路的稳定性。图显示了两种不同的反馈网络。
从过载检测(VFB=VFB-lin)到设备关闭(VFB-lin)的时间=VFB_olp)可以通过CFB值计算,使用
公式:

在图中,连接到FB引脚(CFB)的电容器用作电路的一部分补偿反馈回路,但也作为延迟OLP关闭的元件,因为电容器充电所需的时间(见方程式5)。启动时间后,8.5 ms典型值,在此期间,反馈电压固定在VFBúlin,输出电容不能达到其标称值,控制器解释器这是一种超载情况。在这种情况下,OLP延迟有助于避免启动过程中关闭的设备不正确。
基于上述考虑,OLP延迟时间必须足够长,以通过初始输出电压瞬变,仅当输出电压处于稳定状态。输出瞬态时间取决于输出值电容器和负载。
当循环流化床电容器的回路稳定性计算值太低而不能确保有足够的OLP延迟,可以使用替代补偿网络
使用这种替代补偿网络,两极(fPFB、fPFB1)和零点(fZFB)为由电容器CFB和CFB1以及电阻RFB1引入。
电容器CFB在频率上比fZB和fPFB1高。这根杆子通常用于补偿由于ESR引起的高频零点(等效级数反激变换器输出电容的电阻)。考虑到方案,这些极点和零频率的数学表达式
图中的公式如下:
方程式

方程式

方程式
RFB(DYN)是FB引脚看到的动态电阻。
CFB1电容器固定OLP延迟,通常CFB1的结果比CFB高得多。
方程5仍然可以用于计算OLP延迟时间,但CFB1必须考虑代替循环流化床。使用替代补偿网络,设计者可以在所有情况下,均满足环路稳定性和足够的OLP延迟时间。
图FB引脚配置

FB引脚配置

无负载或非常轻负载下的突发模式操作当反馈引脚上的电压降到低于突发模式阈值VFBbm 50 mV时,功率MOSFET不能再打开了。如果反馈引脚上的电压超过VFBbm。PWM比较器的电压不可逆通过电阻分压器连接到反馈引脚的内部输入较低钳制到一定值,导致最小值,对于排水峰值为90毫安(典型值)当前。
当负载降低时,反馈回路会降低反馈引脚电压。作为电压低于50mV时,VFBbm MOSFET停止开关。在MOSFET停止后,作为对能量输出停止的反馈反应的结果,反馈引脚电压增加和超过VFBbm阈值MOSFET功率器件重新开始切换。
图显示了这种称为突发模式的行为。系统交替的时间段功率MOSFET切换到功率MOSFET不切换的时间段。这个在切换期间输出的功率超过了负载功率需求多余的功率从没有处理功率的非开关周期平衡。这个突发模式操作的优点是平均开关频率比正常工作频率,高达约100赫兹,将所有频率降至最低相关损失。
突发模式时序图,轻载管理

棕色保护断电保护是一种在电源条件下启动的非锁定关机功能检测到欠压。
Brown out比较器在内部参考VBRth,0.45 V典型值,并禁用如果施加在BR引脚上的电压低于此内部参考电压,则为脉宽调制。在这下面条件功率MOSFET关闭。在出现褐化状态之前,VDD电压在VDDon和UVLO阈值之间持续振荡,存在电压滞后以改善噪音抗扰度。
当引脚上的电压高于参考电压加上之前说的电压滞后。
Brown out比较器还具有电流滞后,IBRhyst可以通过适当的方法分别设置VINon阈值和VINoff阈值选择分频器的电阻连接到BR引脚。
褐化保护:BR外部设置和时序图

修复了VINon和VINoff级别,下面的关系可用于电阻RH和RL的计算
方程式

方程式
为了使此功能正常工作,车辆识别号接通必须小于最小电源和车辆识别号关闭小于输入大容量电容器上的最小电压最小电源和最大负载。
BR引脚是一个高阻抗输入,连接到高值电阻,因此它容易拾取噪声,当转换器工作或发出在ESD测试期间意外关闭设备的原因。
可以用一个小的薄膜电容器(例如1-10 nF)将插脚绕过接地,以防止任何此类故障。如果不使用Brown out功能,则必须将引脚连接到GND。
二级过流保护和打嗝模式VIPER17防止次级整流器短路,短路二次绕组或反激变压器的硬饱和。比如反常当漏极电流超过0.6 A时,将调用条件。
为了区分实际故障和干扰(例如在ESD试验期间引起的干扰)第一次信号跳闸后进入“警告状态”。如果在随后的切换周期中信号未跳闸,假设存在临时干扰,保护逻辑将为在空闲状态下重置;否则,如果连续两次超过第二个OCP阈值开关周期一个真正的故障是假设和功率MOSFET关闭。
只要提供了设备,关闭状态就会锁定。当它被禁用时,不能量从辅助绕组转移;因此VDD电容器上的电压衰减直至VDD欠压阈值(VDDoff)清除闩锁
启动高压电流发生器仍然关闭,直到VDD电压低于其重启电压,维德雷斯特。在此条件下,VDD电容器再次被600毫安的电流充电,并且如果发生VDDon,则转换器切换重新启动。如果故障状况没有消除设备进入自动重启模式。这种行为,导致低频间歇性操作(打嗝模式操作),对电源电路的压力非常低。看时间
图的示意图。

打嗝模式OCP:时序图

王友让 2020-10-3 17:30:20
学习一下,谢谢分享
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