高度集成的准谐振电流模式PWM控制器FAN6300A/H解析

在电子工程师的日常工作中，反激式转换器的性能优化是一个重要的课题。而onsemi推出的高度集成的FAN6300A/H PWM控制器，为我们提供了一系列提升反激式转换器性能的有效特性。下面，我们就来详细了解一下这款控制器。

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一、产品概述

FAN6300A/H是高度集成的PWM控制器，适用于反激式转换器。其中，FAN6300A应用于最大工作频率低于100kHz的准谐振反激式转换器，而FAN6300H则适合高频率操作，最高可达190kHz。它内置的HV启动电路能提供更大的启动电流，减少控制器的启动时间，当Vpp电压超过导通阈值电压时，HV启动功能会立即截止以降低功耗。内部谷底电压检测器确保功率系统在较宽的线路电压范围和任何负载条件下都以准谐振状态运行，减少开关损耗，降低功率MOSFET漏极上的开关电压。

二、特性亮点

（一）高压启动与准谐振工作模式

内置的HV启动电路可提供大启动电流，快速完成启动过程。当Vpp达到导通阈值电压后，HV启动功能关闭，降低功耗。准谐振工作模式通过内部谷底电压检测器实现，在较宽线路电压范围和各种负载条件下，能有效减少开关损耗，降低功率MOSFET漏极的开关电压。

（二）多种保护功能

1. 逐脉冲电流限制：确保系统具有固定的峰值电流限度，即使发生短路也能保障系统安全。
2. 开路故障保护：一旦反馈环路中出现开路故障，内部保护电路会立即终止PWM输出。
3. VDD欠压保护：当VDD降低到关断阈值电压以下，控制器会终止PWM输出。
4. 栅极输出钳位：栅极输出被钳制在18V，保护功率MOSFET在栅极 - 源极出现高压时不被损坏。
5. 最小toFF时间限制：防止系统频率过高，保证系统稳定运行。
6. OVP和OTP保护：如果DET引脚触发OVP条件，或者内部OTP被触发，功率系统将进入闩锁模式，直到AC电源断开。

（三）绿色模式功能

为降低待机功耗和提高轻载效率，该器件采用了专有的绿色模式功能。它提供关断时间调制，减小开关频率，并扩大谷底电压切换范围，最大限度地降低开关电压。工作频率由最小tOFF时间限制，FAN6300A为38us至8us，FAN6300H为13us至3us，因此FAN6300H能在更高的开关频率下运行。

三、引脚配置与定义

（一）引脚配置

FAN6300A/H采用8引脚小尺寸封装（SOP）列直插式封装，各引脚有其特定的功能。

（二）引脚定义

引脚号	名称	说明
1	DET	可通过分压电阻连接至变压器的辅助绕组，实现ZCD信号产生、偏置电压补偿、波谷电压检测和输出电压OVP保护等功能。
2	FB	反馈引脚，连接至误差放大器的输出，用于获得电压控制环路。输入阻抗为5kΩ等效电阻，在FB和PWM电路之间连接1/3衰减器用于环路增益衰减。
3	CS	过流保护的比较器输入，通过电阻检测开关电流，用于逐周周期电流限制。
4	GND	功率地和信号地，建议在VDD和GND之间连接0.1μF去耦电容。
5	GATE	推挽栅级驱动电路输出，产生PWM信号驱动外部功率MOSFET，栅极输出电压箝位为18V。
6	VDD	电源，启动和关断的阈值电压分别为16V和10V，启动电流低于20μA。
7	NC	未连接。
8	HV	高压启动。

四、电气特性

（一）绝对最大额定值

规定了器件正常工作的电压、温度等参数的极限值，如VDD电源电压（DC）最大为30V，HV引脚最大电压为500V等。超过这些额定值可能会损坏器件，影响其功能和可靠性。

（二）推荐的工作条件

工作环境温度范围为 - 40°C，在超出推荐工作范围的条件下长时间工作可能会影响器件的可靠性。

（三）电气特性参数

涵盖了连续工作电压、启动阈值电压、工作电流等多个参数。例如，连续工作电压最大为25V，启动阈值电压典型值为17V，工作电流在特定条件下最大为5.5mA等。这些参数为工程师在设计电路时提供了重要的参考依据。

五、工作说明

（一）启动电流

启动时，通过外部二极管及电阻 (R{HV}) 将HV引脚连接到线路输入或大容量电容，典型的HV引脚启动电流为1.2mA。当Vpp电压达到VDD - ON时，启动电流切断，之后由 (V{DD}) 电容供电，直到主变压器的辅助绕组能提供工作电流。

（二）波谷检测

DET引脚通过分压器电阻连接到变压器次级绕组，当次级工作电流释放到零，产生波谷信号。通过检测波谷电压实现谷底电压开启，确保准谐振工作条件，降低开关损耗和EMI。同时，最小toFF时间限制可防止系统频率过高。

（三）绿色模式工作

专有绿色模式功能在轻负载条件下，通过关断时间调制线性降低开关频率。以VFB信号为参考，当VFB低于VN时，tOFF - MIN随VFB降低线性增加。在极度轻载条件下，若tOFF - MIN结束时未检测到波谷电压，内部tTIME - OUT信号会在一定延迟后启动新周期。

（四）电流感测与PWM限流

采用峰值电流模式调整输出电压，提供逐脉冲电流限制。开关电流通过感应电阻检测输入到CS引脚，PWM占空比取决于电流传感器信号和VFB。当CS引脚电压达到 (V{LIMIT }=(V{FB}-1.2) / 3) 时，开关周期结束，VLIMIT被内部箝位在0.85V附近，限制输出功率。

（五）前沿消隐（LEB）

每次功率MOSFET导通时，感应电阻上会出现开通尖峰信号。内置的前沿消隐时间可避免开关脉冲提前结束，在消隐期间，限流比较器被禁用。

（六）欠压锁定（UVLO）

内部导通、PWM关断和关断阈值分别固定在16/10/8V。启动时，启动电容需充电到16V使能IC，Vpp不能低于10V，UVLO滞回确保启动期间支撑电容能提供Vpp。

（七）栅极输出

BiCMOS输出级为快速推挽栅极驱动电路，输出驱动器被内部18V稳压二极管箝位，防止功率MOSFET栅极过压。

（八）过功率补偿

DET引脚产生失调电压补偿峰值限流的阈值电压，提供恒定的功率限度。在高电源电压输入时，电流限度更低，RpET的值会影响CS限值和高压/低压线路恒定功率限制。

（九）(V_{DD}) 过电压保护

当Vpp电压超过Vpp过压保护电压（Vpp - ovp）且持续时间达到typpovp时，PWM脉冲被禁用，进入闭锁模式。

（十）输出过电压保护

栅极关断后，根据采样电压大小，输出过压保护起作用。消隐时间可忽略漏电感振荡，输出电压OVP保护电路由电压比较器及2.5V参考电压构成。若DET引脚的OVP被触发，功率系统进入闭锁模式，直到AC电源拔出。

（十一）短路及开环保护

电源短路或过载时，FB电压增加。若FB电压比内置值高的时间超过tp - OLP，PWM输出关断，Vpp降低。当Vpp减小至8V，控制器停工，通过启动电阻将 (V_{DD}) 充电至16V，PWM输出重新启动。

六、订购信息

提供了器件编号，如FAN6300AMY、FAN6300HMY等。对于卷带规格等信息，可参考相关手册。

FAN6300A/H PWM控制器凭借其丰富的特性和出色的性能，为反激式转换器的设计提供了强大的支持。工程师在实际应用中，可根据具体需求合理选择和使用该控制器，以实现系统性能的优化。大家在使用过程中有没有遇到过什么问题呢？欢迎一起交流探讨。