新型DC/DC电源控制芯片DPA426的应用

新型DC/DC电源控制芯片DPA426的应用

摘要：介绍了一种基于高度集成的DC/DC电源控制芯片DPA426的实用电路。

关键词：DC/DC变换；控制芯片DPA426；应用

0    引言

    DPA426是PI(Power Integration GmbH)公司设计的，高度集成的DC/DC电源控制芯片。它内部集成了一个200V的高频功率MOSFET，并将PWM控制、工作频率选择、输入过欠压检测、可编程电流限制、ON/OFF开关控制、外部时钟同步、软启动及关断自动重启动、热关断保护等功能集于一身。只需极少的外部元器件就可实现众多功能，不但使设计简化，节省空间，而且可降低成本。DPA426支持正激和反激工作模式，工作频率高，贴片式封装；若将外围元器件及变压器采用贴片元器件和平面变压器，并采用铝基板设计，就可实现模块化设计。另外，DPA426只是DPA-Switch系列控制芯片中的一种，它最大输出100W，还有DPA423－425，输出功率分别为18W，35W，70W，用户可根据需要选用。

1    DPA426简介

    DPA426的输入电压范围为16～75V，其内部功能框图见图1，外形封装见图2，各管脚功能如下：

    脚1CONTROL（C）    控制脚，接内部误差放大器同相输入端，为反馈电流输入端，用于占空比控制；

    脚2LINE?SENSE（L）    在线感应脚，用于过、欠压检测，ON/OFF开关控制及外部时钟同步；

    脚3EXTERNALCURRENTLIMIT（X）    外部电流限制脚，用于输入电流的可编程限制；

    脚4SOURCE（S）    接芯片内部功率MOSFET源极；

    脚5FREQUENCY（F）    用于选择工作频率；

    脚7DRAIN（D）    接芯片内部功率MOSFET漏极。

图1    功能框图

图2    外形图

    下面介绍一下各功能的实现。

    频率选择    将脚5与脚4短接，工作频率为400kHz；将脚5与脚1短接，工作频率为300kHz，脚5不能悬空。

    输入过欠压检测    输入欠压保护的作用是使输入电压达到设定值时，芯片才开始工作，防止误触发；过压保护则是保护电路输入部分，不会因输入电压过高而损坏，见图3。

    可编程电流限制    将一电阻R_IL接于脚3与脚4之间，就可实现对内部功率MOSFET漏极电流的限制，防止因输出过流或短路引起的损坏，见图4。

    ON/OFF开关控制    可实现对芯片的开关控制，脚3若悬空则芯片停止工作，见图5；若在三极

管集电极接一电阻，就可实现电流限制，见图6。

    外部时钟同步    是指用一外部时钟信号控制芯片工作频率，见图7。

    软启动及关断自动重启动    软启动功能是在电源开启时，防止浪涌电流过大而损坏内部功率MOSFET及防止变压器饱和；自动重启动功能是在电路工作不正常时，使芯片处在一种低功耗的保护状态，恢复正常后使电路重新启动。

图3    输入过欠压检测电路

图4    漏极电流限制电路

图5    ON/OFF开关控制电路

图6电流限制电路

图7外部时钟同步电路

    热关断保护用来保护芯片不因过热而损坏，当芯片温度高于137℃时，芯片内部保护电路会使内部功率MOSFET停止工作；当芯片温度低于110℃时，保护会自动解除，芯片继续工作。

2    电路设计

    实用电路见图8。

图8实用电路图

    图8是一标准单路输出、正激式DC/DC变换器，输入电压为36～72V，48V输入时效率可达90％。电阻R₁设置输入过、欠压保护分别为33V和86V；R₃用来设置输入电流限制；脚5连接于脚1使芯片工作于300kHz；V_R1用来嵌位功率MOSFET的漏极电压并使磁芯复位；C₉及R₅用来保护Q₂，使漏源电压不超过V_dss；次级功率MOSFET  Q₁，Q₂用来实现同步整流，提高整机工作效率；L₂的初级用作输出扼流圈，次级整流、滤波后为芯片提供偏置电流；稳压部分采用了比较器431，与R₁₀及R₁₁组成的输出分压网络进行比较，并通过偏置绕组提供的偏置电流完成稳压；D₃及C₁₃组成一个软启动网络，与芯片内部限流、软启动共同用来防止电源启动时的过冲现象，R₇用来给C₁₃放电；R₆，C₁₆，R₁₂，C₁₄，R₉，R₄，C₅共同完成控制循环响应。

3    结语

    综上所述可以看出，DPA-Swithc系列芯片是一种高度集成的DC/DC电源控制芯片，正因为它的高度集成而使设计得到简化，设计者感到方便、简捷。