开关电源(SMPS)次边监控IC,用作组成SMPS的辅佐(housekeeping)电路,以实行过电压和欠电压维护及遥控开/关等功用。SPMS次边监控IC,内部电路往往比初级侧PWM操控器IC更为杂乱,引脚也往往更多。可是,运用此类IC后,不会引起SMPS元件数量和本钱上的添加。本文介绍的美国方便公司出产的PCSPMS次边监控芯片KA3511,是一种改进型的固定频率PWM操控IC。用其规划PC电源,是现在比较抱负的挑选。
KA3511主要由振荡器、差错放大器、PWM比较器、过电压维护(OVP)与欠电压维护(UVP)电路、遥控开/关操控电路、电源好(pwoergood)信号发生器和精细参阅电压等单元电路所组成,引脚功用如表1所示。
KA3511是固定频率PWM操控IC,内部线性锯齿波振荡器的频率由IC脚7外部电阻RT和脚8外部电容CT设定:
差错放大器用作感测电源输出电压,它的输出衔接到PWM比较器的同相输入端。死区时刻操控比较器有一个0.12V的失调电压,以约束最小输出死区时刻。PWM比较器为差错放大器调理输入脉冲宽度供给了一个手法。当振荡器守时电容CT放电时,在死区时刻比较器输出上发生一个正脉冲。时钟脉冲操控触发器,并使输出晶体管Q1和Q2制止。为使Q1和Q2推挽作业,脉冲操控触发器将调制脉冲对准Q1和Q2中的一只晶体管,其输出频率是振荡器频率的一半。
输出PWM经过CT上的正锯齿波与两个操控信号中的恣意一个进行比较完结。或非(NOR)门驱动输出晶体管Q1和Q2使能,此状况仅当触发器时钟输入为低电平时发生。随操控信号幅值的添加,输出脉冲宽度相应变窄。操控信号是电源输出的反应输入,亦即差错放大器输入。
KA3511的软启动电路如图4所示。软启动的意图是避免SMPS的输出(3.3V/5V/12V)在启动时上升太快,到达OVP电平。在主电源开端接通时,死区时刻操控电压为3V,此后进入低态。低态电压由R1和R2决议:
因为Vref=5V,R1=47kΩ,R2=1kΩ,故VDTC(LOW)≈105mV。在软启动过程中,电源输出上升时刻典型值是15ms,输出占空比从最小到最大改变。
假设遥控电压为“高”(“H”)态时,死区时刻操控电压经过IC内3mA的电流源坚持在3V[=3mA×R2(1kΩ)]。当遥控电压变为“低”(“L”)态时,死区时刻操控电压将从3V变为0V。
输出电压调整电路如图5所示。+5V和+12V的输出电压由R1、R2与R3及R4的电阻比确认。假设输出电压(+5V或+12V)升高或下降,KA3511经过PWM操控比较器信号和差错放大器输出,使主电源开关的占空比相应改变,完成SMPS输出电压的调理。R5与C1组成补偿电路,以使体系安稳。
OVP电路如图6所示。OVP功用经过IC脚13、脚14和脚15别离衔接到SMPS次边+3.3V、+5V和+12V的输出完成。IC内部电阻R1与R2、R3与R4和R5与R6的电阻比与参阅电压Vref决议每一个OVP电平。例如,关于+3.3V输出的OVP门限电压为:
IC脚16(PT)是OVP比较器的另一个维护输入,OVP电平由PT外部电阻R101和R102决议(典型值是1?15V)。
KA3511的UVP电路如图7所示。该电路由带三个输入的UVP比较器及R1与R2、R3与R4和R5与R6电阻分压器组成。关于SMPS次边+3.3V、+5V和+12V的三个输出,每一个UVP电平别离是2.3V、4V和10V。
KA3511的遥控开/关及推迟电路如图8所示。这部分电路使用微处理器操控。假设有一个大信号施加到IC脚6,比较器输出高电平,并被传送到开/关延时电路和电源好(PG)电路。假设没有信号施加到脚6,脚6则坚持5V的高电平。当REM(脚6)=“H”时,在经过约8ms的注册延时之后,PWM=“H”,主SMPS关断。当REM=“L”时,在经过约24ms的延时之后,PWM=“L”,主SMPS则作业。
图9为KA3511的R/S触发器电路。R/S触发器由OVP、UVP和一些推迟的遥控开/关信号操控。假设OVP或UVP输出是高电平,触发器置位信号则为高态,PWM亦为“高”,主电源关断。当遥控信号是高态时,它的推迟输出信号施加到R/S触发器的复位端口,导致置位为低态,从而使输出Q是低态。在这一段时刻中,PWM经过推迟的遥控高信号坚持在高态。在主电源被OVP/UVP和经过遥控初始化关断之后,假设遥控信号变为低态,主电源则开端作业。
KA3511的电源好信号发生器电路如图10所示。电源好信号发生器电路发生依赖于输出电压状况的“开”与“关”信号。当IC脚11上的输出PG=“H”时,意味着电源是“好的”;当PG=“L”时,则表明电源呈现毛病。
当电源接通时,为安稳输出,在经过约250ms的延时之后发生PG“高”信号。当电源堵截时,为维护下面所跟从的体系,经过查验测验电源状况发生PG“低”信号,并没推迟。
比较器COMP1和COMP2别离用作检测+5V和VCC电压。VCC检测点电压为17?2V,脚9(DET)外部电阻R11和R12的取值应契合下面的等式要求:
当+5V的输出降至4?3V以下时,为进步体系安稳性,比较器COMP3发生不带推迟的PG“低”信号。当遥控开/关信号是高态时,则发生不带推迟的PG“低”信号。在主电源被接地之前,PG就变为低态。
PG延时(Td)由IC脚10(TPG)外部电容CPG、COMP3的门限电压Vth和充电电流Ichg决议:
KA3511只需外加很少数的元件,即可在SMPS的次边组成功用完全的SMPS辅佐电路。KA3511的典型使用电路如图11所示。
在图11所示的SMPS次边监控电路中,KA3511的脚13、脚14和脚15别离衔接PCSMPS的3?3V、5V和12V的次边输出,以实行OVP和UVP功用。IC脚4经过外部电阻分压器感测SMPS次边5V和12V的输出电压,并与脚3内部1?25V的参阅电压作比较,其输出和PWM比较器的操控信号调理主电源开关的占空比,以使输出电压安稳。IC脚2与脚3之间在外部衔接的RC网络,用作差错放大器输出与反相输入之间的补偿。IC脚6为遥控开/关输入,脚5外部电容用作遥控开/关推迟。脚7外部12kΩ的电阻和脚8外部0.01μF的电容,用作设定IC振荡器频率。脚9可经过外部电阻分压器对VCC进行欠电压检测(见图10),脚10外部电容(2.2μF)用作电源好(PG)信号推迟,脚17外部电容(2.2μF)用作UVP推迟。