OB2263 OB2263 设计指导

OB2262/OB2263设计指导©On-BrightElectronicsPage1of8V0.12005-12-28OB2262/OB2263设计指导-反激式开关电源应用一．概要:随着电子技术的飞速发展，各式各样的电子产品逐渐普及生活的每个角落；同时伴随着人们环保意识的增强，全球逐渐掀起的以欧盟为首的能源革命,各式各样的电子产品对其使用的电源提出了体积小、重量轻、能源转换率高、待机功耗小及性价比高等要求，诸多要求中尤以待机功耗小为重。昂宝电子在这些契机的引导下适时向市场推出一款PWM控制芯片OB2262/2263，让系统轻易的达到以上要求。OB2262/2263具有如下特性：▲低待机功耗：OB2262/OB2263通过特别的低功耗间歇工作模式设计不但可以让整个系统在空载的状态下轻易达到国际能源机构最新的推荐标准，而且能让系统在较轻负载(＜1/5load)的情况下同样具有超低耗的性能。▲无噪声工作：使用OB2262/OB2263设计的电源无论在空载、轻载和满载的情况下都不会产生音频噪声。优化的系统设计可以使系统任何工作状态下均可安静地工作。▲更低启动电流：OB2262/OB2263的启动电流低至3uA，可有效地减少系统启动电路的损耗，缩短系统的启动时间。▲更低工作电流：OB2262/OB2263的工作电流约为1.4mA，可有效降低系统的损耗，提高系统的效率。▲内置前沿消隐：内置前沿消隐（LEB），可以为系统节省了一个外部的R-C网络，降低系统成本。▲完善的保护功能：OB2262/OB2263集成了较完善的保护功能模块。UVLO，OCP，恒定的OLP保护功能可以使系统设计更简洁可靠，同时满足安规的要求。▲MOSFET软驱动：可有效的改善系统的EMI。▲较少的外围器件：OB2262/OB2263外围比较简单，可有效提高系统的功率密度，降低系统的成本。▲OB2263优良的EMI特性：OB2263内置的频率抖动设计可以很有效的改善系统的EMI特性，同时可以降低系统的EMI成本。On-BrightconfidentialtoMaxiworldOB2262/OB2263设计指导©On-BrightElectronicsPage2of8V0.12005-12-28二．芯片内部模块图1.OB2262内部模块图2.OB2263内部模块图On-BrightconfidentialtoMaxiworldOB2262/OB2263设计指导©On-BrightElectronicsPage3of8V0.12005-12-28三．典型应用电路：1234+++EMIFilterACINGNDRIFBGATESENSEVDDOB431OB2262DCOUT图1OB226/OB2263典型应用电路四．OB2262与OB2263系列芯片应用说明：1.OB2262/OB2263应用领域推荐2.OB2262与OB2263的不同特性说明OB2262与OB2263的主要区别在于OB2263内置有频率抖动(shuffling)功能，该功能可以加大程度的改善系统的EMI性能，加快系统的研发过程，同时有利于降低系统的EMI成本。五．设计指导：1.启动电路及OCP补偿特性说明：1.1OB2262/OB2263满足多种启动方式，常见的启动方式如下图：图2整流前启动方式图3整流后启动方式应用领域备注芯片类别消费类,资讯类等单芯片应用场合家电类,通信类等单芯片应用场合医疗，救生设备类等应用场合OB2262√√OB2263√√不推荐OB2262/OB2263的设计主要针对普通消费类电源产品，满足系统性价比低的要求。VDDOB2262/63GNDACINR1R2R3C1C2D2R4EMIFilterD1BD1VDDOB2262/63GNDACINR1R2C2C1D1R3EMIFilterBD1On-BrightconfidentialtoMaxiworldOB2262/OB2263设计指导©On-BrightElectronicsPage4of8V0.12005-12-281.2系统的启动时间：以上的两种启动方式当电源上电开机时通过启动电阻RIN给VDD端的电容C1充电，直到VDD端电压达到芯片的启动电压VTH(ON)（典型值14.0V）时芯片才被激活并且驱动整个电源系统正常工作。在图3中系统的最大启动延迟时间满足如下运算关系：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡−⋅−=⋅eRIVVCRTINONDINDDSTdcONVTH11)(_)((1)这里：IDDST：OB2262/2263的启动电流TD_ON：系统的启动延迟时间RIN：为R1和R2电阻阻值之和由于芯片具有低启动电流的特性并且考虑到空载的系统损耗，RIN可以取得较大，具体值可在1.2MΩ~3MΩ范围内选取。如果需要系统具有更快的启动时间且在系统成本允许的情况下，您可以参考图4中的典型电路，电路中C2的值可以取得较小(但要考虑系统的稳定性)，RIN的值可以取得较大，这样既可缩短系统的启动时间同时也可降低系统空载时的损耗。1.3启动电阻RIN的最大功率损耗：在图3中，RIN的最大功率损耗可以用下面的公式计算出来，公式如下：RVRVVPINdcINRINDDdc2max,2max,)(max,≅=−(2)这里：Vdc,max：最大输入电压整流后的直流电压VDD：芯片正常工作的电压2.PWM工作频率设定：OB2262/63允许设计者根据系统的使用环境需要自行调整系统的工作频率，OB2262/63的典型工作频率为50KHz和65KHz，其应用电路如图5，RI的取值决定了系统的工作频率，工作频率的设定可通过以下公式(3)计算出来：)(6500)(Ω=KKHzRfIPWM(3)图5频率设置电路在PCBlayout时应尽可能使RI的接地端靠近芯片的GND端，以便减少干扰。3.FB端的输入：了解FB端各电压门限相对应的系统工作状态对分析及优化系统设计是非常有帮助的，OB2262/63各电压门限相对应的系统工作状态可通过图6表示。VDDOB2262/63GNDACINR1R2R3C1C2D2EMIFilterD1BD1D3C3图4快速启动电路RIOB2268/69GNDRIOn-BrightconfidentialtoMaxiworldOB2262/OB2263设计指导©On-BrightElectronicsPage5of8V0.12005-12-28图6FB端各电压门限相对应的系统工作状态1.0V~1.4V为系统在空载或轻载时工作在间歇模式下的FB端电压值；1.4V~3.7V为系统正常工作时FB端的电压值；3.7~4.8V为环路开环，过功率保护或短路保护时FB端的电压值，1.0V(典型值)以下gate端输出被关闭，保护整个系统。FB的短路电流典型值为0.80mA。OB2262/63采用传统的电流模式结构设计，其关断时间根据峰值电流调整，通过与主开关管MOSFET源极相连接的电流反馈电阻Rsense转化成电压反馈到OB2262/63SENSE端来实现控制。在正常工作时，这个峰值电流与FB具有如下关系式：RVISFBPK⋅−=67.19.0(5)这里VFB：FB端的电压。Rs：与主开关管MOSFET源极相连接的电流反馈电阻阻值当VFB3.7V持续35mS的时间(f=65KHz)或VFB0.9V(典型值)时，OB2262/63Gate端立即停止输出脉冲，保证整个系统的安全。注意：1.当VFB=0.9~1.4V时系统工作在间歇工作模式，如果系统出现可听及的异音，请先检查系统是否工作正常，如果你确认无误，请检查系统缓冲吸收回路中的电容材质，如果使用的是普通压电陶瓷电容，那么当系统工作在间歇工作状态时电容由于发生压电效应而产生异音是很可能的。这时，请更换电容的材质，如MYLA，PEA，MEF或CBB等薄膜类电容；考虑成本及电容体积大小的因素，我们推荐使用MYLA电容，在保证吸收回路效果的前提下可以通过调整缓冲吸收回路中的电阻阻值来减少该电容的值有利于缩小电容体积及降低系统成本，例如2200PF/250V，4700PF/250V或10000PF/250V的MYLA电容可以接受的。2.当系统工作在满载的情况下如果系统出现可听及的异音时，请检查系统是否工作正常，如果你确认无误，请检查芯片的FB端的电压波形是否较平滑，如果发现较大的干扰请检查系统的PCBlayout是否合理，对于较小的干扰可通过外加滤波网络进行抑制，如图中的RFB及CFB组成的低通滤波器，这里RFB，CFB的取值不宜过大，比如47Ohm，1000PF；根据系统的实际情况，RFB可以为0Ohm。RFB，CFB的取值会影响系统的环路稳定，一般CFB的取值建议要≤4700PF。4.Sense端的输入：内置的前沿消隐(LEB)电路，可以为系统节省一个外部的R-C网络。如果由于Sense端的电流反馈信号前沿噪声干扰持续时间超过芯片内置的前沿消隐(LEB)时间导致系统性能异常，可以On-BrightconfidentialtoMaxiworldOB2262/OB2263设计指导©On-BrightElectronicsPage6of8V0.12005-12-28考虑外接R-C网络，但建议R-C的取值不宜过大，否则可能会引起电流反馈信号的失真过大，导致系统启动或输出端短路时MOSFE漏源端电压Vds过高等常见的系统异常现象。5.Gate端驱动信号输出：芯片采用图腾结构驱动输出，可直接驱动MOSFET。同时芯片还内置了一个18V的驱动输出钳位电路，防止由于某种原因导致系统驱动输出电压过高使MOSFET的栅极击穿。为改善系统EMI，芯片设计时对驱动信号进行了软驱动优化处理。6.动态响应(DNY)的调整：从动态响应的原理来看，系统要具有较快的环路响应特性才能使系统的动态响应特性较好。通过分析图7的电路，对调整系统的动态响应特性是很有帮助的。FBRFBCFBRdRbiasR1R2RFVoOB431CF817CU3图7对芯片而言，整个系统的环路响应是芯片的FB端通过检测U3光耦反馈传输过来的信号强度及信号变化来进行控制的，系统的响应特性不仅与OB431的增益有关，而且与光耦的传输特性有关。为了使系统具有较好的动态响应特性，我们需要调节OB431的反馈增益环路相关元件RF与CF的值，使环路具有较高的增益，另外需要调节Rd的值(Rd的取值不宜过大)，使U3光耦发射二极管端能够把次级变化的信号转化为电流变化信号，并迅速的反馈到芯片的FB端进行跟随控制。注意：OB431的最小工作电流IF值为1mA，但是这个值并不是OB431稳定工作的最小值，具体的值不同公司生产的会有所不同，设计参考值一般为2～5mA；设计中建议给OB431提供1个偏置电阻以方便调整环路的稳定性。8.系统进入间歇工作模式(Burstmode)的条件：为使系统在空载或轻载的待机模式下尽可能的降低系统整机的损耗，达到国际能源机构最新的推荐标准，OB2262/63为系统提供了较为人称道的间歇工作模式(BurstModel)，当0.9VVFB1.4V，且Vdd端(7脚)电压达到芯片内部预置的稳定的BurstModel门限电压值(Vth_burst≈10.8V，考虑到系统温度的影响，设计中建议该门限电压值Vth_burst＞11.3V)时芯片就会使系统进入稳定的间歇工作模式(Burstmode)。这时系统的工作原理可简略的描述如下：当Vdd大于预置电压11.3V时Gate立即关闭输出，变压器储存的能量就会通过输出绕组传输到输出端用以维持系统输出的稳定直到下个周期的到来；同时，变压器辅助绕组也通过耦合输出绕组给Vdd端电容充电，使Vdd端电压持续上升，直到输出绕组停止传输能量。间隔一段时间后，芯片内部持续消耗Vdd端电容储存的能量使Vdd端电压下降，一旦Vdd端电压下降到小于预置电压11.3V(典型值)时gate就会输出脉冲进入正常工作状态，直到Vdd大于预置电压11.3V(典型值)重复上述循环。On-BrightconfidentialtoMaxiworldOB2