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TEA1504开关电源低功耗控制IC

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:介绍了Philips公司开发的Green Chip TM绿色芯片TEA1504的内部结构及工作原理,该控制芯片集成了开关电源的PWM控制、高低频模式转换、栅极驱动和保护等功能,同时上有瞬态响应快,启动电流过冲小,待机功耗低等特点。

    关键词:开关电源 TEA1504 脉宽调制 低功耗

1 前言

开关电源以其供电效率高,稳压范围大,体积小被越来越多的电子电器设备所采用,在大屏幕电视机、监视器、计算机等电器的待机或备用(stand-by)状态会继续耗电,为此,Philips公司采用BiCOMS工艺开发出了被之为Green Chip TM(绿色芯片)的高压开关电源控制芯片。该类集成芯片(IC)的稳压范围为90~276V(AC),能将开关电源待机功耗降至2W以下,其本身的待机损耗小于100mW,并具有快速和高效的片内启动电流源;在负载功率较低时,它还能自动转换到低频工作模式,从而降低了开关电源的损耗。高水平的集成技术使IC的外围元件大大减少,以实现开关电源的小型化、高效率和高可靠性。本文介绍的TEA1504是Green Chip TM系列IC中的重要成员之一。

图1 TEA1504的内部原理框图

2 TEA1504的工作原理

TEA1504采用14脚双列直插式(DIP14)塑料封装,它的引脚功能如表1所列,内部原理框图如图1所示。该IC内部集模拟电路和数字电路于一体。它除含有误差放大器、振荡器、脉宽调器(PWM)、锯齿波发生器等一般开关电源控制IC的单元电路外,还集成了高压启动电流源、独特的开、关功能电路和猝发待机(burst mode stand-by)电路。TEA1504具有三种工作模式,即:正常开/关工作模式、猝发待机模式和轻负载功率低频模式。通过灵活设置工作模式可大大提高开关电源的工作效率。

表1 TEA1504引脚功能

符  号 引  脚

功    能

Vi 1 高压启动电流源输入 DRIVER 4 驱动信号输出,接功能MOSFET管的栅极 Isense 5 电流取样输入,连接到电流取样电阻 Vaux 6 IC电源端,连接到辅助电源滤波电容 DS 7 IC内部驱动电路电源,可与6端共用电源 REF 8 参考输入,连接到参考电阻,于设置内部参考电流 CTRL 9 振荡周期和脉冲占空比控制 GND 11 地 DEM 13 消磁信号输入端 OOB 14 猝发待机模式,开/关工作模式控制信号输入端 n.c. 其它 未连

2.1 内部启动电流源和电源Vaux管理

TEA1504内部设计有先进的启动电流源,因而无需外加高耗能的连续充电电路。启动电流源由外部主电压从Vi端(pin1)输入,可为IC的电源电容Caux提供充电电流,同时也为IC的内部控制电路提供工作电流。当Vaux端的电源电容被充电到11V时,振荡器开始起振,IC输出脉宽调制信号(PWM)来驱动功率MOSFET管,从而使开关变压器的次级随之输出直流电压Vo。Caux上的电压在启动时有一次充放电的过程,启动时由启动电流源对Caux充电。当Caux上的电压上升到11V时,电路将产生振荡并输出PWM波。同时Caux上的电压开始下降,当该电压下降到下限门限值8.05V时(UVLO),开关变压器输出电压,从而使Caux被辅助绕组重新充电到11V。TEA1504的正常启动波形如图2(a)所示。

另外,启动电流源还能帮助实现系统故障状态下的安全再启动或“打嗝”工作模式。一般在故障状态下,IC将停止正常工作模式。因为当IC检测到输出故障状态时,会立即封锁驱动脉冲输出,而使Caux无法得到补充充电,从而使其电压随之下降,一旦Caux上的下降到电压下限锁定值,启动电流源将重新被激活,并将Caux充电到11V,系统又开始进入安全再起动模式,如此往复循环。而在“打嗝”工作模式(其工作波形如图2(b)所示),为了达到安全的“打嗝”工作模式,在安全再启动模式下,Caux的充电电流Irestart应为0.53mA,而正常工作模式下的充电电流Istart为1mA,因而可确保在输出短路情况下系统元件不

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