超薄32寸（含）电源介绍 KPS+L180C3-01 （例） 34006817 彩电研发中心电源所 陈立春 超薄32寸（含）电源开发信息 55"CMO LED FAN7930；FSFR1700L；FSGM300N KPS+L220C3-01 220W 34007047 7 42"CMO LED FAN7530；FSFR1700L；FSGM300N KPS+L150C3-02 150w 34006904 6 55"sansung/46"CMO /46"AU FAN7530；FSFR1700L；FSGM300N KPS+L180C3-02 180W 34006861 5 42~46SANSUNG LED FAN7530；FSFR1700L；FSGM300N KPS+L150C3-01 150W 34006860 4 55 LG LED FAN7530；FSFR1700L；FSGM300N KPS+L200C3-02 200W 34006875 3 42/47 LG LED/42"KONKA/42"AU FAN7530；FSFR1700L；FSGM300N KPS+L180C3-01 180W 34006817 2 32" KONKA/LG/SANSUNG FAN7530；FSFR1700L；FSGM300N KPS+L130C03-01 130w 34006820 1 主要技术规格 • 输入特性： 电压范围：110~240Vac±10%； 输入电流：4A MAX 频率范围：50/60Hz； P F值 ：0.90 MIN 效 率 ：82% MIN • 输出特性： 待机电压5V输出： 输出电压：＋5.1Vdc±5% 输出电流：4A 输出纹波：100mV max ＋12V输出部分： 输出电压：＋12.2Vdc±5% 输出电流：4A 输出纹波：120mV max ＋24V输出部分： 输出电压：＋24Vdc±5% 输出电流：3.A(4A,5A,6A….) 输出纹波：240mV max 整机电源方框图 图1 整机电源方框图 EMI滤波整流 PFC 电感 1 2 PFC IC 仙童FAN7530 PFC 续流二极管 滤波电容 W20N50 PWM IC 仙童FSGM300 PWM 变压器 1 2 3 4 输出整流滤波 LM324 OVP/OCP/ 开机控制 +5.1Vsb PS-ON AC LLC半桥谐振控制IC 仙童FSFR1700 LLC谐振变压器 1 2 3 4 +24V +12V 输出整流滤波 OPP LCC谐振电源部分 PFC线路部分 待机电路部分 整机电源方框图 整机电路主要由三部分组成：CRM PFC线路，待机电源，主电源部分。PFC线 路采用仙童的CRM控制方式的PFC控制器FAN7530，通过磁复位绕组检测 BOOST电感电流，当该电流为零时，开关管被导通，该控制方式降低了开关 损耗，同时降低了续流二极管反向恢复的损耗，芯片集成了OCP/UVLP/OVP 等保护功能。待机电源采用仙童了FSGM300，是集成了MOSFET和驱动IC 的模块控制芯片，直接驱动外接变压器；模块集成度高而且外围简单，对以 后一致性和可靠性更容易控制。主电源部分采用Fairchild的芯片FSFR1700， 该芯片集成了LLC半桥谐振控制所有功能，固定死区时间，通过对频率的控 制达到稳定输出电压的作用，可以方便的调节软启动，内置了 OVP/OCP/OTP等功能。 2010-6-27 电路原理图-待机及PFC部分 RB952 1K +5Vsb 3 2 1 UB952 TL431 2 1 LB951 5.5uH CB953 1000uF/25V 1 4 3 2 L903 20mH CB951 1000uF/25V +5Va RB956 47K/F CB952 102/1KV RB950 10R/1206 RT901 3.3R CB914 105 CF913 68uF/450V PFC 1 2 XS901 3PIN-3.96mm 1 2 LF904 CF919 68uF/450V +12V +5Vsb 1 2 3 4 5 6 7 XS953 7PIN-3.96mm PS_ON 1 2 3 DB903 BAV70 RB914 100K/2W CB901 222/2KV DB901 1n4007 PFC VAC VCCP CB904 105 RB903 1.5M/1206 RB901 1.5M/1206 Vccs DB902 FR104 RB902 1.5M/1206 3 2 1 QB902 3904 CB908 105 RB909 1K CB906 22uF/50V RB904 39K 1 3 2 QB903 4160 RB905 390K ZDB902 B18V VCCP 1 2 3 2N7002 QB904 ZDB901 N.C RB908 10R CB903 223 RB906 51K/1206 RB910 51R CB905 22uF/50V RB917 10K/F_dns RF903 10K CB907 22uF/50V VCC 2 Drain1 6 Vstr 5 FB 3 GND 1 Ilim 4 Drain2 7 Drain3 8 FSFM300 UB901 BROWNOUT CIRCUIT RB907 51K/1206 CB910 104 RB913 2.7R/1206 标记 数量 等级 标记 批 准 标准化 工 艺 审 核 拟 制 签名 日期 分区 单号 数量 签名 单号 分区 标记 日期 第 张 共 张 KONKA KPS+L180C3-01 2 1 ! ZDB903 N.C CB913 105 VCCP 3 4 U902B PC817B CB902 104 DB905 FR104 RB915 5.1k 1 2 3 QB901 5160 VCC1 RB916 1K VAC 3 4 U957B PC817B RB911 4.7K R994 1k R993 1K 1 3 2 Q953 3904 ZD954 B5.6V +5Vsb 1 2 U957A PC817B C969 102 R992 330R +5Vsb OVP CIRCUIT CB956 N.C 1 2 LF903 CY909 400Vac-102 SEL BL/ON BL/ON CY903 400Vac-471 ADJ ADJ SEL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 XS955 14PIN-2.0mm 1 2 3 4 5 XS954 4PIN-2.0mm 2 2 1 1 XS902 3PIN-3.96mm +24V PWM PWM CB909 22uF/50V CY904 400Vac-471 CX903 275Vac-224 2 3 1 4 - + BD901 RS1505M PS CB911 22uF/50V RF918 510K 1 2 LF901 40uH RF928 NC CF902 105/450V GND 6 ZCD 5 VCC 8 CS 4 COMP 3 INV 1 MOT 2 DRV 7 UF901 FAN7530 CF911 102 CF907 47 RF916 10K CF906 473 CF908 474 3 1 6 4 LF902 PQ38/200uH 2 1 DF902 FMY-1106S CF914 101 RF927 390K CF905 105 RF919 100K RF910 10R/1206 1 2 3 DF903 BAV70 RF923 100K VCC1 2 1 RF911 0.1R/5W RF924 18K CF915 101/1KV RF915 680K/1206 RF908 680K/1206 RF926 39K RF917 510K 1 2 3 QF902 2SK4108 RF920 22R RF905 68R RF925 100R CF903 105/450V CB957 1000uF/25V PSU VCC CONTROL CIRCUIT RF909 4.7/1206 2 6 7 4 12 8 10 3 TB901 EFD25 R906 1M/1206 AC FILTER BLOCK ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 4 3 2 1 L901 10mH 1 2 F901 250V-T3.15AL CY902 400Vac-101 CY901 400Vac-101 Z901 10D561 4 2 3 1 L902 15mH CX901 275Vac-224 R901 1M/1206 R902 1M/1206 R903 1M/1206 R904 1M/1206 R905 1M/1206 CY905 nc RF912 4.7/1206 1 3 2 DB951 MBRB2045CTG CB955 105 CY908 400Vac-102 +5Vsb +5Va 1 2 4 3 UB951 PC817B RB951 220R RB954 2.2K RB953 2.4K/F CB954 104 RB955 2.4K/F 电路原理图--+12V（+24V)输出及保护部分 ! RW917 2K RW954 10K/1206 VCC1 RW918 2.7R/1206 RW925 10K RW919 10K RW920 10K CW912 104 MULTI BLOCK RW922 10K VCC2 CW904 223 RW914 1.5M/1206 RW957 10K/1206 PFC CW962 47u/50V LLC BROWNOUT BLOCK CW901 105 RW911 1.5K RW908 4.7K Rmax---fmax=200kHZ Rmin---fmin=47kHZ RW931 1K 3 4 UW903B PC817B RW924 10K CW914 1uF/25V QW901 3906 CW905 105 3 2 1 UW905 TL431 CW908 105 QW903 5160 RW910 1K DW905 UF4007 CW906 102 RW921 0.10R/5W 1 2 3 2N7002 QW902 RW912 1.5M/1206 RW955 10K/1206 RW913 1.5M/1206 RW902 10R/1206 RW915 1.5M/1206 RW909 10K RW916 47K Tss=20ms~30ms VDL 1 VCTR 10 HVcc 9 PG 6 CS 4 LVcc 7 SG 5 NC 8 CON 2 RT 3 UW902 FSFR1700 CW958 1000u/25V RW958 10K/1206 C968 105 RW959 10K/1206 RW952 5mR/2W RW960 10K/1206 +24VA 3 2 1 U952 TL431 +12VA 1 3 2 DW953 MBRB2045CTG 10 9 8 4 11 - + U956C LM324 CW963 10u/50V 3 2 1 4 11 - + U956A LM324 Vccs CW953 104 R984 10k +5VSB 1 3 2 Q957 3904 1 3 2 Q956 3904 R981 10k 1 2 3 D955 BAV70 RW953 10K/1206 R983 1k R982 1k R991 10K R975 1K R986 1K C962 104 +5Va +5Vsb Vccs C953 105 R987 10K R962 1K 1 3 2 Q955 3904 Vccs R960 47k 12 13 14 4 11 - + U956D LM324 +5Vsb C952 105 R963 2K R961 47K OCP/OVP CIRCUIT PART 1 3 2 Q952 3904 R990 10K Vccs C963 104 R974 1K R973 1K C967 105 R988 100K 1 2 3 Q951 3906 1 3 2 Q954 3904 R976 110K 3 2 1 U954 TL431 Vccs R989 1K C964 104 Vccs R978 1K R977 1K +24VC 1 2 3 D952 BAV70 R965 47k C955 104 +12V R966 330 1 2 3 D953 BAV70 ZD951 B13V ZD952 B27V R967 330 +24V +24V +12V CW955 1000u/25V 1 3 2 DW951 MBRB20100CT C966 105 R970 10K CW954 1000u/25V 1 2 3 D951 BAV70 R968 22k C951 104 +12VC C958 N.C R969 22k R956 6.8K/F R971 68K C960 104 R954 3K C965 103 1 2 3 D956 BAV70 R964 2K 5 6 7 4 11 - + U956B LM324 R972 68K C956 104 R985 1K 2 1 LW951 5.5uH 1 2 UW903A PC817B 1 2 U902A PC817B CW961 1000u/35V CW960 1000u/35V 13 16 12 9 2 6 10 8 15 14 11 TW902 EFD51-120uH-600uH R952 82K/F OCP 6.3A R955 10K R951 5.1K CW959 1000u/35V +12VC C959 104 OCP 5.7A C957 N.C R953 20K/F +24VC PS C961 104 1 3 2 DW955 MBRB20100CT CW956 104 1 3 2 DW954 MBRB2045CTG R957 6.8k/F +24VA +24V CW913 223/1KV +12V CW957 1000u/35V PFC PS_ON RW951 5mR/2W 待机部分-芯片介绍 待机电源采用仙童FSGM300N，是集成了MOSFET和驱动IC的模块控制芯片， 直接驱动外接变压器；模块集成度高而且外围简单 。它主要有以下特点： 1,带抖频功能。能有效降低EMI。 2,有OLP，OVP，AOCP，TSD，OSP等保护功能。 3,轻载自动进入间歇工作状态（Burst Mode）有效降低功率。 4,具有软启动功能（15mS) . 5,重启模式保护 待机部分-芯片介绍 内部框图 待机部分-芯片介绍 Pin1 GND 芯片内部控制地同时连接内部MOSFET源极。 Pin2 VCC 芯片供电脚，当此脚电压高于12V时，芯片内部启动工作。低于7.7V停止工作. Pin3 FB 反馈脚，用于反馈调制环路电压稳定，以及过载保护。 Pin4 NC Pin5 Vstr 启动电压脚，在启动时，先通过此脚给VCC脚上的电容充电 ，一直达到芯片的启动电压12V，然后此脚的内部开关就 断开 Pin6 ，7，8 Drain 内置MOSFET的漏极 待机部分-启动 • 开启和停止 • 开机后，300V的直流电压通过启动电阻RB906、RB907给CB907充电。当Vcc脚电压 升到12V时，电源芯片FSGM300的内部电路开始工作。芯片内的MOS管开始了正常 的导通和截止。Vcc脚的电压改由辅助绕组经DB902整流、CB906滤波和 QB903,RB909,RB910,ZDB902组成的串联稳压电路供给。当Vcc脚的电压降低至 7.7V时，芯片内部电路停止工作，MOS管也停止了开关。芯片内部方框图如右下图， 实际线路如左下图： 1 2 3 DB903 BAV70 VAC DB902 FR104 CB908 105 RB909 1K CB906 22uF/50V 1 3 2 QB903 4160 VCCP ZDB902 B18V RB908 10R CB903 223 RB906 51K/1206 RB910 51R CB907 22uF/50V VCC 2 Drain1 6 Vstr 5 FB 3 GND 1 Ilim 4 Drain2 7 Drain3 8 FSFM300 UB901 RB907 51K/1206 CB910 104 CB909 22uF/50V 待机变压器辅助饶组 待机部分-输出调压 2.输出稳压 • 调压过程 • 正常工作时，当由于某种原因造成5Vsb输出电压升高后，通过电阻RB953,RB955分压到UB952基 准极（R极）的电压也升高。UB952（KL431A）是一个基准电压为2.5V的比较放大器。R极电压的 升高引起C极电流的增大。即光藕UB951次级（1、2脚）电流增大。这样，误差取样放大电路将输 出电压的变化转变为光藕电流的变化。因此光藕初级（3、4脚）的电流增大。电源芯片FB脚（ Pin4）内部恒流源分给电容CB903的充电电流减少，FB脚电压降低，芯片内部与之对应的比较器 上的电压降低，比较器另一个脚接到MOS管另一个源极取样电阻Rsense上。 • 因此，当FB脚电压降低即意味着开关管漏极电流的降低，即开关管提前截止。从而使得5Vsb电压 • 降低。反之亦然。需要注意，在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于1 mA 。 RB952 1K 3 2 1 UB952 TL431 FB RB956 47K/F CB956 N.C +5Vsb PS +5Va 1 2 4 3 UB951 PC817B RB951 220R RB954 2.2K RB953 2.4K/F CB954 104 RB955 2.4K/F 待机部分-待机过程 • 当负载减轻，VFB电压降低如下图所示，当VFB电压降到0.5V~0.7v时，该芯片自动进入间间歇工作状态（Burst Mode）。此状态能有效降低开关损耗，从而降低待机功率。 待机部分-BBROWNOUT CIRCUIT • 为了交流快速开关机，芯片能重置（复位），我们人为的增加了 BBROWNOUT CIRCUIT。如下图：工作原理：正常情况下，QB902 饱和导 通，QB902第3脚为低电平，QB904 载止，对反馈环路（FB）没有影响。但 快速开关机，此部份电路将有作用。关机，VAC比VCCP掉电快，这样 QB904会饱和导通，将FB拉低，起重置芯片的作用。另此部份电路还有另一 个作用，低压欠压设定。通过调整RB901，RB902，RB903，RB904的阻值 进行设置QB902的导通电位，进而设置欠压点。 VAC VCCP RB903 1.5M/1206 CB904 105 RB901 1.5M/1206 RB902 1.5M/1206 3 2 1 QB902 3904 RB904 39K RB905 390K 1 2 3 2N7002 QB904 ZDB901 N.C CB903 104 CB905 22uF/50V FB BROWNOUT CIRCUIT FSGM300 3PIN 待机部分--保护 芯片据有的保护功能 过压保护（OVP） 异常过流保护（AOCP） 过载保护（OLP） 过温保护（TSD） 所有保护均是自动重启模式，触发保护后， 内部MOS管将关断，直到Vcc电压降低到 8V 以后，机器再次重启。 待机部分--保护 重启模式保护：当一个故障出现时，开关停止，MOS管关断。电源芯片的供电脚Vcc由于没有反馈绕组的能量提供而导 致电压下降。当电压降至欠压锁存的停止电压7.7V时，保护被复位，电源芯片消耗电流减少（仅仅是启动电流25uA ），这时300V的直流电压又通过启动电阻RB906、RB907给CB907充电。当Vcc脚电压升到12V时，电源芯片开始 正常工作。如果此时故障没有排除，仍然存在。则又开关停止，MOS管关断。Vcc电压因耗电电流加大而下降。重 复刚才的过程，直到故障排除。如下图所示: 待机部分--保护 突发过流保护（AOCP) 如果出现变压器饱和、 短路等可能的现象时， 内部MOS管上将会很 大的电流通过，这样 可能会损坏芯片， 如图示: MOS管上的取样电阻将监视流过MOS管的电流，如果取样电 阻的电压超过触发AOCP的限值，将触发AOCP 保护IC 待机部分--保护 过载保护（OLP） 当5.1VSb电压的负载非常重（比如主板上由5Vsb通过LDO变更的3.3Vsb短路），超出电源输出负载能力时， 5.1VSb电 压降低，前面已经讲过调压过程。可知这将造成光耦的3、4脚流过电流减少，FB脚电压升高。当电压升高至2.4V时 ，电源芯片内部D1二极管导通，一个2.7uA的恒流源开始给FB脚的电容充电。当充到6V时，过载保护电路被触发。 进入重启模式保护状态。如左下图所示。我们实际用的电路图系右下图。通过一个电感LB951取一电压差。（ LB951有DCR），当输出电流大到一定的时候，LB951两端的电压差将增大，大到一定时U956第14PIN将输出一个 高电平，通过R987，R963分压后，Q955饱和导通，将PS拉至地。（由于PS连接至光耦二极管的正极），光耦二 极管无电流流过，VFB电压将快速升高到2.4V,重复OLP过程。进入重启保护护状态。 1 3 2 Q956 3904 1 2 3 D955 BAV70 R991 10K R975 1K R986 1K C962 104 +5Va +5Vsb Vccs C953 105 R987 10K 1 3 2 Q955 3904 Vccs 12 13 14 4 11 - + U956D LM324 C952 105 R963 2K R990 10K C963 104 R976 110K PS +5Vsb 2 1 LB951 5.5uH +5Va 待机部分--保护 • 过压保护（OVP）通常来讲，在反激电源的开关变压器加一辅助绕组，取其 电压一方面给芯片供电，另一方面做过压保护，即当VCC超过一定的电压， 芯片就会进入过压保护。当输出电流0~2A时，VCC变化较小可以控制在芯片 范围内（一般芯片供电范围在13~20V，超过21V进入过压保护）。但由于现 网络电视需求，5V要求输出电流在4A以上，这样当5V输出还没有达到4A， VCC就已经超过21V提前进入过压保护状态。 • 我们通过增加左下图线路，即增加一路串联稳压线路，将从辅助绕组取出的 电压经整流，滤波，串联稳压后输出一组恒定的电压供给芯片。这样就解决 了5V输出还没有达到4A就提前进入保护的问题。另为了满足5V过压保护功能 ，我们增加右下图线路，当因某种原因导致5V输出电压偏高，ZD1击穿，Q1 饱和导通，U1中的二极管中有电流流过，U1的3，4脚导通，VCC通过R4直 接加在芯片的FB脚，通过FB脚使芯片进入保护状态，从而实现输出过压保护 功能。 1 2 3 DB903 DB902 CB908 RB909 CB906 1 3 2 QB903 ZDB902 B18V VCC RB910 辅助绕组 1 3 2 Q1 R3 ZD1 B5.6V +5.1VSB R1 R2 C1 R4 4.7K 1 2 4 3 VCC FB U1 PFC 电路部分 PFC • 引言 提高开关电源的功率因数，不仅可以节能，还可以减少电网的谐波污染，提高了电 • 网的供电质量。为此，研究出多种提高功率因数的方法，其中，有源功率因数校正技 • 术(简称APFC)就是其中的一种有效方法，它是通过在电网和电源之间串联加入功率因 • 数校正装置，目前最常用的为单相升压前置升压变换器原理，它由专用芯片实现的,且 具有高效率、电路简单、成本低廉等优点，本超薄电源就是用的低成本电压型临界工 作模式FAN7530。 • 1．1 内部电路 如下图所示，FAN7530N SMD封装(FAN7530M)，内部含有自启动定时器、正交倍 增器、零电流检测器、图腾柱驱动输出、过压过流欠压保护等电路 PFC内部方框图 PFC具体线路 PFC FAN7530 PFC控制芯片的性能特点 该芯片的最大特点是采用电压控制临界工作模式，其它性能特点如下： 150μs的内置启动定时电路； 低的THD及高的功率因数； 过压、欠压、过流保护； 零电流检测器； CRM控制模式； 工作温度低一40℃～+125℃； 低启动电流(40μA)及低工作电流(1．5mA)。 FAN7530是一个引脚简单、高性能的有源功率因数校正芯片。它是被优化 的、稳定的、低功耗、高密度的电源芯片，且外围元器件少，节省了PCB布 线空间。内置R／C滤波器，抗干扰能力强，对抑制轻载漂移现象增加了特殊 电路。对辅助电源范围不要求，输出图腾驱动电路限制了功率MOSFET短路 的危险，极大地提高了系统的可靠性。 PFC工作原理 • 如下图所示，控制芯片采用FAN7530，功率MOSFET 的通、断受控于FAN7530的零 点流检测器，当零电流检测器中的电流降为零时，即升压二极管D1中的电流为零时， 功率MOSFET导通，此时的电感L开始储能，电流控制波形如图3所示，这种零电流控 制模式有以下优点：由于储能电感中的电流为零时，S1才能导通，这样就大大减少了 MOSFET的开关应力和损耗，同时对升压二极管的恢复时间没有严格的要求，另一方 面免除了由于二极管恢复时间过长引起的开关损耗，增加了开关管的可靠性。 由于开 关管的驱动脉冲时间无死区，所以输入电流是连续的，并呈正弦波，这样大大提高了 系统的功率因数。 主电源电路分析 二 表1 FAN7530 各脚功能介绍 供电脚 VCC 8 激励输出 OUT 7 接地 GND 6 过“零”检测 ZCD 5 MOSFET过流检测（保护） CS 4 内部误差放大器的输出端，相位补偿 （电压/电流相位调整） COMP 3 开环占空比设置 MOT 2 电压反馈（输出过压保护） INV 1 Description Name Pin # PFC 第1脚：INV(输出电压反馈） 内部连接如右图，连接跨导放大器，OVP比较 比较器，Disable比较器。跨导放大器取代了传 统的电压放大器，它其实是电压转换的电流 放大器，通过COMP脚输出决定MOS的关断 时间。 第2脚：开环占空比设置(MOT) 这个脚是开环占空比设置脚。该脚通过对地电阻RF919设置三角波斜 率，确定开环最大占空比；通过调节与PFC电感辅助绕组的电阻RF927， 可以减小过零点时电流波形（红色）畸变，降低THD值（总谐波量）。 PFC 第3脚：误差放大器的输出端，相位补偿（电压/电 流相位调整）(COMP) 这个脚是内部跨导放大器输出，外接电阻 电容的作用如右图，CCOMP提升低频增益，RCOMP 提升中频增益。CFILER消除高频纹波。另反馈原理如下 第4脚：MOS管源极电流检测输入端（CS） 这个脚输入的MOS QF902源极（Ｓ）电阻端电压， 在MOS QF902的源极电阻RF911上进行源极电流取样。 当MOS管过流时，该取样电压上升，输入第4脚电压 高于比较器的参考电压0.8V，比较器发生保护。关 断MOS。 PFC 第5脚：过零检测输入（ZCD） 通过电感的辅助线圈来检测电感的电流，当电感的电流为零时，开启MOS，当MOS开启 时，辅助线圈的电压为负且与输入交流电压成比例；当MOS关断，辅助线圈的电压为正 电压且与输出与输入电压成比例。如下图，当电感电流为零时，MOS并没有立即导通， 此时MOS的DS之间COSS 将与电感产生谐振。为了减少零交叉失真，必须选择大的电感 和COSS较小的MOS管，但较小的COSS的MOS管和大的电感在成本上较贵。为了减少交越 失真，在靠近AC交越处，将MOS管的开启时间加长，通过在MOT与辅助线圈之间串一个 电阻即可。因为开启的时候辅助线圈的电压为负压且与输入电压成正比。 PFC（改善交越失真） 增加补偿电阻300K The slope of the internal ramp changes according to input voltage as the current flowing out of the MOT pin changes. I2 current is maximum at the highest line voltage and the zero crossing improvement is best when I2 is 100%~200% of I1. PFC 第7脚：MOS管QF902激励输出（OUT） 第7脚输出MOS激励脉冲，经过“驱动电路”驱动QF902工作，RF905 是限制QF902栅－原极初始充电的限流电阻，DF903,RF920组成是激励脉 冲下降沿促使栅－源快速放电的放电电路。工作过程如下：在激励脉冲 上升沿（T1时间）；DF902截止，激励脉冲经RF905对栅－源充电，形成 栅－源电场，MOS管迅速导通。在激励脉冲平顶持续时间（T1-T2时间） ，由于电场的持续导通维持，此时导通呈阻性。在激励脉冲下降沿（T3 时间）；通过 DF902导通快速放电；MOS管快速关断，完成一个斩波周 期。 2010-6-27 RF903 10K 1 2 LF903 GND 6 ZCD 5 VCC 8 CS 4 COMP 3 INV 1 MOT 2 DRV 7 UF901 FAN7530 1 2 3 DF903 BAV70 2 1 RF911 0.1R/5W 1 2 3 QF902 2SK4108 RF920 22R RF905 68R PFC 图8 MOS管激励驱动电路 QF902场效应管输入是容性，为了保证激励脉冲的极性变换时栅极快冲放 电，T2时间脉冲下降，栅极积累的电荷经DF903通过FAN7530内的图腾电 路放电，使容性输入的特性的场效应管，快速导通/关闭。 2010-6-27 主电源输出（LLC谐振） LED开关电源设计中，主电源输出（如24V5A，12V4A）一般采用LLC串联谐振拓扑结， 此拓扑结构有以下优点：首先，它可以在输入和负载大范围变化的情况下调节 输出，同时开关频率变化相对很小。第二，它可以在整个运行范围内，实现零电压切 换（ZVS）。最后，所有寄生元件，包括所有半导体器件的结电容和变压器的漏磁电 感和激磁电感，都是用来实现ZVS 的。我们主电源部分采用Fairchild的芯片FSFR1700 ，该芯片集成了LLC半桥谐振控制所有功能，固定死区时间，通过对频率的控制达到稳输 出电压的作用，可以方便的调节软启动，内置了OVP/OCP/OTP等功能。 主电源输出（LLC串联谐振） Half-bridge Driver Vin Cr Vout � Multi-resonant LLC tank circuit � Variable frequency control � Fixed 50% duty cycle for Q1 & Q2 � Dead-time between LG and HG to allow MOSFET’s ZVS @ turn-on � fsw ≈ fr, sinusoidal waveforms: low turn-off losses, low EMI � Equal voltage & current stress for secondary rectifiers; ZCS, then no recovery losses � No output choke; cost saving � Integrated magnetics: both L’s can be realized with the transformer. � High efficiency: >96% achievable LLC tank circuit Ls Lp Preferably integrated into a single magnetic structure Vout Center-tapped output with full- wave rectification (low voltage and high current) Single-ended output with bridge rectifiication (high voltage and low current) fr1 1 2 π ⋅ Ls Cr ⋅ ⋅ fr2 1 2 π ⋅ Ls Lp + ( ) Cr ⋅ ⋅ 3 reactive elements, 2 resonant frequencies f r1 f r2 > Q1 Q2 主电源输出（LLC串联谐振）(fsw = fr1) Gate-drive signals Transformer currents Dead-time Diode voltages Diode currents Magnetizing current is triangular Output current Tank circuit current is sinusoidal CCM operation HB mid-point Voltage Resonant cap voltage 主电源输出（LLC串联谐振）(fsw = fr1) Gate-drive signals Transformer currents Diode voltages Diode currents Dead-time ZVS ! ZCS ! Magnetizing current Tank circuit current >0 I(D1)=0 V(D1)<0 HB mid-point Voltage Resonant cap voltage 主电源输出（LLC串联谐振）(Phase 1/6) Q1 ON Q2 OFF Q1 OFF Q2 ON Q1 OFF Q2 ON 1/6 Vin Vout Q1 Q2 Ls Lp Cr n:1:1 D1 D2 Coss1 Coss2 � Q1 is OFF, Q2 is ON � D1 is OFF, D2 is ON; V(D1)=-2·Vout � Lp is dynamically shorted: V(Lp) =- n·Vout. � Cr resonates with Ls, fr1 appears � Output energy comes from Cr and Ls � Phase ends when Q2 is switched off Cout Q1 ON Q2 OFF Q1 OFF Q2 ON Q1 OFF Q2 ON 主电源输出（LLC串联谐振）(Phase 2/6) Vin Vout Q1 Q2 Ls Lp Cr n:1:1 D1 D2 Coss1 Coss2 � Q1 and Q2 are OFF (dead-time) � D1 and D2 are OFF; V(D1)=V(D2)=0; transformer’s secondary is open � I(Ls+Lp) charges COSS2 and discharges COSS1, until V(COSS2)=Vin; Q1’s body diode starts conducting, energy goes back to Vin � I(D2) is exactly zero at Q2 switch off � Phase ends when Q1 is switched on Cout 2/6 Q1 ON Q2 OFF Q1 OFF Q2 ON Q1 OFF Q2 ON 主电源输出（LLC串联谐振）(Phase 3/6) Vin Vout Q1 Q2 Ls Lp Cr n:1:1 D1 D2 Coss1 Coss2 � Q1 is ON, Q2 is OFF � D1 is ON, D2 is OFF; V(D2)=-2·Vout � Lp is dynamically shorted: V(Lp) = n·Vout. � Cr resonates with Ls, fr1 appears � I(Ls) flows through Q1’s RDS(on) back to Vin (Q1 is working in the 3rd quadrant) � Phase ends when I(Ls)=0 Cout 3/6 Q1 ON Q2 OFF Q1 OFF Q2 ON Q1 OFF Q2 ON 主电源输出（LLC串联谐振）(Phase 4/6) 4/6 Vin Vout Q1 Q2 Ls Lp Cr n:1:1 D1 D2 Coss1 Coss2 � Q1 is ON, Q2 is OFF � D1 is ON, D2 is OFF; V(D2)=-2·Vout � Lp is dynamically shorted: V(Lp) = n·Vout. � Cr resonates with Ls, fr1 appears � I(Ls) flows through Q1’s RDS(on) from Vin to ground � Energy is taken from Vin and goes to Vout � Phase ends when Q1 is switched off Cout Q1 ON Q2 OFF Q1 OFF Q2 ON Q1 OFF Q2 ON 主电源输出（LLC串联谐振）(Phase 5/6) 5/6 Vin Vout Q1 Q2 Ls Lp Cr n:1:1 D1 D2 Coss1 Coss2 � Q1 and Q2 are OFF (dead-time) � D1 and D2 are OFF; V(D1)=VD(2)=0; transformer’s secondary is open � I(Ls+Lp) charges COSS1 and discharges COSS2, until V(COSS2)=0; Q2’s body diode starts conducting � I(D1) is exactly zero at Q1 switch off � Phase ends when Q2 is switched on Cout Q1 ON Q2 OFF Q1 OFF Q2 ON Q1 OFF Q2 ON 主电源输出（LLC串联谐振）(Phase 6/6) 6/6 Vin Vout Q1 Q2 Ls Lp Cr n:1:1 D1 D2 Coss1 Coss2 � Q1 is OFF, Q2 is ON � D1 is OFF, D2 is ON � Lp is dynamically shorted: V(Lp) =- n·Vout. � Cr resonates with Ls, fr1 appears � I(Ls) flows through Q2’s RDS(on) (Q2 is working in the 3rd quadrant) � Output energy comes from Cr and Ls � Phase ends when I(Ls)=0, Phase 1 starts Cout 主电源输出（LLC串联谐振） • fsw = fr1 （输出二极管工作在CCM模式） 主电源输出（LLC串联谐振） 表2 FSFR1700 各脚功能介绍 2010-6-27 高端门极驱动的浮地 VCTR 10 内置上桥MOSFET驱动供电脚 HVcc 9 空脚 NC 8 供电脚 LVcc 7 内部电源共地 PG 6 内部信号共地 SG 5 过流检测（OCP） CS 4 设置开关频率及反馈电压控制 RT 3 使能端及异常保护 CON 2 高端门极驱动D极供电 VDL 1 Description Name Pin # 主电源输出（LLC串联谐振） 第1脚：内置上桥驱动MOSFET漏极电压输入(VDL) 这个脚是内置上桥驱动MOSFET漏极电压输入端；内置上桥驱动电路采 用共模噪声消除技术,提供卓越的噪声抗干扰性能; MOSFET的快速恢复体 二极管最大限度地减小反向恢复效应,防止出现异常运作状态; 第2脚：反馈电压控制和保护（CON） 这个脚是间歇工作模式门限，受反馈电压控制，此电压高于基准电 压0.6V，IC开始工作，并处于静止状态，并且只有较小的静态工作电流 ；当电压降低到0.4V，IC停止工作；当电压上升超过5V，将触发保 护。 第3脚：设置开关频率及反馈电压控制（RT） 这个脚是振荡频率设置端；3脚提供2V基准电压，从4脚到地接一只 电阻RFmin（RW909），用于设置最低振荡频率。从4脚接一只电阻RFmax （RW908） ，通过反馈环路控制的光耦接地，将用于调整交换器的振荡 频率。RFmax是最高工作频率设置电阻。4脚到地接一个RC网络实现软 启动。 主电源输出（LLC串联谐振） 主电源输出（LLC串联谐振） 3 2 1 U952 TL431 C958 N.C R956 6.8K/F R954 3K 1 2 UW903A PC817B R952 82K/F R955 10K R951 5.1K C959 104 C957 N.C R953 20K/F R957 6.8k/F +24VA +24V +12V 主电源输出（LLC串联谐振） 当输出电压升高/降低，经光耦发光二极管发光，光电三极管导通，反馈 电压输入到IC第3脚，通过调节工作频率，使输出电压保持稳定。 第4脚：过流检测（OCP） 这个脚为过流保护端；通过电阻分流器（RW921）检测主回路中的电 流。外部增加RC电路用于滤波噪声。当电压低于－0.6V门限，就会确发 OCP保护，除非VCC降低到UVLO以下，就一直起作用；OCP会延时1.5US ，防止启动误动作。在主电路短路的情况下，电流继续增大，尽管频率 增加，当电压低于另一比较器的基准电压－0.9V时，驱动器将关闭，IC 锁死能量损耗几乎回到启动之前的水平。检测信息被闭锁，只有IC的 LVCC电压低于5V时，芯片才会被重新启动。 第5/6脚：IC内部共地脚（SG/PG）。 6脚为IC地。回路电流为低端门极驱动电流和芯片偏置工作电流之和。所 有相关的地都应该和这个脚连通，并且要同脉冲控制回路分开。 主电源输出（LLC串联谐振） 第7 脚：VCC供电脚（LVCC） Vcc：电源包括芯片的信号部分和低端MOS管的门极驱动。接一只小 的滤波电容（0.1uF）有利于芯片信号电路得到一个干净的偏置电压。 第9 脚：内置上桥MOSFET驱动供电脚（HVCC） 第10脚：高端门极驱动的浮地 （VCTR） 这个脚为高端门极驱动的浮地端。为高端门极驱动电流提供电流返 回回路。应仔细布局以避免出现太大的低于地的毛刺。 串联谐振电容Cs 作用： 串联谐振电容既是隔直电容又是谐振电容，它将储存谐振的能量， 由于谐振的能量取决于输出功率，Cs的值越小，其电压就越高。下图为 谐振电容波形： • 谢谢！