DPA-Switch系列集成控制器在小功率DC-DC變換器中的應用（一）

1．引言

DPA-Switch是美國Power Integration公司推出的新型系列集成控制器，目前有DPA423R、DPA424R、DPA425R和DPA426R四種型號。該系列集成控制器采用CMOS工藝，其拓撲形式與TOPSwitch系列集成控制器相同，內部集成高壓功率MOSFET、PWM控制電路、故障保護電路以及其他控制電路，是小功率DC－DC變換器高度集成解決方案的理想選擇。

2．特點和引腳說明

2．1 特點

DPA-Switch系列集成控制器具有以下特點：

　　（1）內部集成電流檢測電路；

　　（2）內置自動重啟動功能，在輸出過載及開路狀態下提供相應的保護；

　　（3）定頻PWM控制，300KHz和400KHz兩種開關頻率可供選擇；

　　（4）輸入電壓范圍寬：16VDC－75VDC；

　　（5）電壓模式控制，在不進行斜坡補償的條件下，占空比能夠達到75％，同時提供5-10KHz的環路帶寬；

　　（6）源極接線結構可有效降低EMI；

　　（7）線電壓欠壓保護功能符合ETSI標準；

　　（8）具有線電壓過壓保護功能；

　　（9）采用低成本電路結構實現同步整流功能；

　　（10）具有軟啟動功能，有效降低系統應力和過沖；

　　（11）限流功能可通過外部電路編程控制；

　　（12）最大占空比可編程控制；

　　（13）支持正激和反激電路拓撲；

　　（14）獨特的周期跳越功能；

　　（15）采用滯后型過熱關斷功能實現系統故障自動恢復；

　　（16）具有外部時鐘信號同步功能。

2．2 引腳說明

DPA-Switch系列集成控制器采用6引腳TO-263-7C封裝，如圖1所示。其引腳功能簡介如下：

Control（C）（引腳1）：控制引腳，誤差放大器及反饋電流輸入端，用于占空比控制。在正常工作狀態下，由內置分流調節器提供內部偏置電流。電源旁路及自動重啟動/補償電容也接于該腳。

　　·Line-Sense（L）（引腳2）：母線檢測引腳，過壓信號、欠壓鎖定信號、母線前饋信號、遠程ON/OFF信號以及同步信號輸入端。該腳與Source腳（引腳4）相連其功能將失效。

　　·External Current Limit（X）（引腳3）：限流功能外部控制引腳，外部限流調節信號、遠程ON/OFF信號輸入端。該腳與Source腳（引腳4）相連其功能將失效。

　　·Source（S）（引腳4）：內部輸出MOSFET的源極引腳，變壓器原邊控制電路公共端及參考點。

　　·Frequency（F）（引腳5）：開關頻率選擇端，該端與Source腳（引腳4）相連，開關頻率為400KHz，該腳如與Control腳（引腳1）相連，開關頻率為300KHz。

　　·Drain（D）（引腳6）：內部高壓輸出MOSFET漏極輸出端，內部高壓偏置電流源通過該端提供驅動偏置電流。該端還是內部漏極電流限幅檢測端。

3．工作原理

DPA-Switch系列集成控制器的內部原理框圖如圖2所示。由于DPA-Switch采用了與TOPSwitch相同的拓撲形式，因此TOPSwitch所具有的高壓啟動、逐周限流、環路補償、自動重啟動以及過熱關斷等基本功能，DPA-Switch同樣具備。除此以外，DPA-Switch還具有一些更先進的功能：

　　（1）5ms軟啟動限流功能，能夠有效限制抑制系統啟動瞬間的峰值電流和峰值電壓，最大限度的減小或去除輸出過沖的影響；

　　（2）最大占空比和母線前饋功能使DPA-Switch更適用于正激和反激變換器；

　　（3）工作頻率高達400KHz，磁性部件尺寸更小，所提供的環路帶寬更寬；

　　（4）輕載時的周期跳越功能最大限度的降低了待機功耗；

　　（5）母線欠壓檢測功能確保系統在上電或掉電過程中正常工作，并使系統符合相關標準；

　　（6）母線過壓保護功能使DPA-Switch在輸入過壓和母線浪涌電壓條件下獲得足夠的保護；

　　（7）限流功能可以通過外部電路進行設置，極大的提高了設計的靈活性，并能夠有效的抑制因過載而造成的功率激升；

　　（8）能夠實現同步功能；

　　（9）能夠實現遠程ON/OFF功能；

　　（10）具有熱故障排除后系統自動恢復功能；

　　（11）開關頻率、限流閾值以及欠壓鎖定閾值精確而穩定，受溫度變化的影響很小。