Onsemi NCP1397A/B、NCV1397A/B高性能谐振模式控制器：特性、应用与设计要点

在电子电源设计领域，谐振模式控制器对于构建高效、可靠的电源系统至关重要。Onsemi的NCP1397A/B、NCV1397A/B就是这样一款高性能的谐振模式控制器，它具有诸多出色的特性和广泛的应用场景。

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一、产品概述

NCP1397可用于半桥谐振拓扑，如串联谐振、并联谐振和LLC谐振转换器。它集成了600V栅极驱动器，简化了布局并减少了外部元件数量。其独特的架构包含一个500kHz的压控振荡器（VCO），在需要“或”功能时，控制模式具有灵活性，能为构建可靠耐用的谐振模式电源提供所需的一切。

二、产品特性

（一）高频操作

工作频率范围为50kHz至500kHz，能满足不同应用对频率的需求。

（二）高电压驱动

集成600V高压浮动驱动器，适用于多种高压应用场景。

（三）频率可调

可调节最小开关频率，精度达±3%；还能调节死区时间，范围从100ns到2μs。

（四）软启动功能

通过外部可调软启动实现启动序列，能有效避免电源启动时的冲击。

（五）保护特性

具备多种保护功能，如自动恢复或故障锁存、欠压保护、光耦开路保护、软启动和短路保护等。

（六）其他特性

低启动电流（300μA）、1A/0.5A峰值电流吸收/源驱动能力、可选择共集电极或共发射极光耦连接等。

三、引脚功能

NCP1397A/B、NCV1397A/B共有16个引脚，每个引脚都有特定的功能：	Pin #	Pin Name	Function	Pin Description
1	CSS(dis)	软启动放电	软启动电容放电引脚，用于在启动前或过载时重置软启动电容
2	Fmax	最大频率钳位	通过电阻设置最大频率偏移
3	Ctimer	定时器持续时间	在故障时设置定时器持续时间
4	Rt	最小频率钳位	连接电阻到该引脚，设置VFB = 1V时的最小振荡器频率
5	BO	欠压保护	检测低输入电压条件，超过V latch（典型4V）时，锁存关闭控制器
6	FB	反馈	注入电流到该引脚可增加振荡频率至Fmax
7	DT	死区时间	通过简单电阻调节死区时间宽度
8	Skip/Disable	跳过或禁用输入	释放时，若VFB < 0.3V，进行干净的启动序列；跳过模式下，FB不低于0.3V时，IC无软启动重启
9	Fault	故障检测输入	断言时，外部定时器开始倒计时，结束时关闭控制器，同时激活软启动放电开关
10	GND	模拟地	-
11	Mlower	低端输出	驱动低端MOSFET
12	VCC	为控制器供电	控制器最高接受20V供电
13	NC	未连接	增加爬电距离
14	HB	半桥连接	连接到半桥输出
15	Mupper	高端输出	驱动高端MOSFET
16	Vboot	自举引脚	为上一级提供浮动VCC电源

四、电气特性

（一）电源部分

包括VCC导通阈值、最小工作电压、浮动部分启动电压和截止电压等参数。

（二）压控振荡器（VCO）

最小开关频率、最大开关频率、反馈引脚摆动等参数决定了振荡器的性能。

（三）反馈部分

内部下拉电阻、反馈引脚最小电压、反馈故障电压等参数影响反馈控制。

（四）驱动输出

输出电压上升时间、下降时间、源电阻、灌电阻、死区时间等参数体现了驱动能力。

（五）定时器

定时器电容充电电流、定时器持续时间、定时器复位电压等参数与故障处理相关。

（六）保护

参考电压、滞后、传播延迟、欠压输入偏置电流等参数确保了保护功能的有效性。

五、典型应用

（一）平板显示电源转换器

为平板显示器提供稳定的电源。

（二）笔记本电脑高功率AC - DC适配器

满足笔记本电脑的高功率需求。

（三）计算电源

为计算机系统提供可靠的电源。

（四）工业和医疗电源

适用于工业和医疗设备的电源需求。

（五）离线电池充电器

为电池充电提供合适的电源。

六、设计要点

（一）电压控制振荡器（VCO）

VCO部分采用高速电路，工作频率范围为100kHz至1MHz，最终有效信号在50kHz至500kHz之间。设计师需要编程最大和最小开关频率，通过连接电阻到相应引脚来实现。同时，为了检测故障，在反馈引脚电压无法在可编程定时器规定时间内上升到0.3V以上时，可检测到故障。

（二）ORing能力和光耦连接配置

FB引脚可方便地添加其他扫描环路，实现频率变化。VCO配置还提供了将光耦直接连接到Rt引脚的方式，实现“共发射极”配置，但需注意保持FB引脚电压在0.3V至1V之间，否则会检测到FB故障。

（三）死区时间控制

在半桥配置中，死区时间控制至关重要。通过连接电阻到地，控制振荡器放电电流，从而调整死区时间，范围在100ns至2μs之间。

（四）软启动序列

软启动可避免在谐振电路中突然施加全电流。软启动持续时间可通过外部元件完全调节，软启动引脚用于在IC重启和故障检测时放电软启动电容。

（五）欠压保护

欠压保护电路可保护谐振转换器免受低直流输入电压的影响。通过电阻分压器将高压轨的一部分引入引脚5，根据内部电路的不同状态，可选择开启和关闭电平。

（六）锁存保护

在过压或过温等情况下，可通过在BO引脚添加比较器，将该引脚电压提升到V latch以上，永久禁用脉冲，需将VCC降至6.5V以下才能重置控制器。

（七）保护电路

Fault输入用于检测初级过流情况，保护功率级。当Fault输入电压超过1.04V阈值时，外部定时器电容开始充电，同时激活软启动放电开关。在严重过载情况下，NCP1397B的额外比较器可永久锁存应用，NCP1397A则可加快故障定时器电容充电速度。

（八）Skip/Disable

Skip/Disable输入不受延迟影响，电压超过0.66V时，所有脉冲关闭。通过电阻分压器观察反馈引脚，可实现跳过周期操作。

（九）启动行为

当VCC电压上升到VCC(on)水平时，输出Mlower先变高，然后输出Mupper。软启动电容确保频率平滑下降到编程的最小值或对应于工作点的值。

七、总结

Onsemi的NCP1397A/B、NCV1397A/B高性能谐振模式控制器具有丰富的特性和广泛的应用场景。在设计电源系统时，电子工程师需要充分了解其引脚功能、电气特性和设计要点，以确保电源系统的高效、可靠运行。你在使用这款控制器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。