DPA系列单片开关电源DPA423~426

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DPA系列单片开关电源DPA423~426-0 DPA系列单片开关电源DPA423~426-1 DPA系列单片开关电源DPA423~426-2 DPA系列单片开关电源DPA423~426-3 DPA系列单片开关电源DPA423~426-4 DPA系列单片开关电源DPA423~426-5

每善沟——新 ·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。·。· D P A 系 歹,3_qL片 开 关 电 源 D P A 4 2 3 ~4 26 DPA( 系Distyibuted Power Architectures 的字头) 开关电源 系 列为PI公 司生产 的专用于 电信部 门配 电系统的高集 成度DC— DC变换器。根据各 国现有 电信系统供 电标准大多为24V 、48V和 60V ,因此该交换器 输入 电压设定为16- 75V 直流 电压。DPA i~ 列 的特点如下: · 内设输出过载、开路保 护电路。 · 振荡频率3001400kHz可 由引脚外选择 。 · 输入欠压检 测功能。 · 输 出超压保 护性 关闭驱动脉冲。 · 空载时损耗极低 ,重负载时将 出现 间歇性暂停。 · 适用 于办公 用集 团电话 、ADSL 、ISDN、PABX 等设备 供 电 电源和其它由数 字电路组成的电信设备。 DPA 系列的每一种型号产 品内部都设有5ms 的软启 动控制 电路 ,以限制开机 峰值 电流和 电压。软启动功能在初始启动或 过压、过流保护状态消除后 的重启过程都有效。 DPA423- 426 的应用电路如图1所示。外形封装及引脚位置 如 图2所示。其内部 电路如 图3所 示。其波形 时序关系如 图6所 示。DPA423—426用于正激式/反激式变换器的最大输出功率如 表1所示。DPA423~426极 限参数 如表2所 示。DPA423—426电气性 能及基本参数如表3所 示。其引脚功能如下 : V 内部散热器与 S 脚相连 图 2 O DRAIN( D ) 脚为 内部 高压MOS FET 开关管的漏极 引出端 . 其 内设开关 电流虚似取样 电路和 向前 级提供 电源的高压恒流 源 电 路 。 , ‘ CONTR OL ( C ) 脚为控 制端 ,内设 误差放大器EA ,通过 此脚 输入反馈 电流控 制驱动’脉冲的 占空比。EA 的 同相输入端 由内 部稳压器提供5.8V 基准电压。 12 —4 ● 四川 郑 国 J1 LINE —SENSE (L ) 脚 为输 入 电压传感 端。 当输入超压/欠压 时,将驱动脉 冲的 占空比锁定于最小状态。当此脚 与( S) 脚连接 时为低 电平 ,集成电路 失去所有功 能,处 于关 闭状态。利用此特 性可 以加入外 同步脉冲 ,或用于遥控开/关输 出电压 。遥控关 断 控制电流 只需2mA 。 E)(1[E RNAL CURRENT U MIT ( X )脚 为外部 电流 限制端 ;其 控制特性为低 电平关闭。当与( S) 脚连接 时,驱动脉冲被 关断。 可用 于遥控开关控制。 FREQUE NCY (F ) 脚 为 内部振 荡器 频率3001400kHz 切换 控 制端 ,此脚低 电平 时 ,与( S) 脚 连接 为400kH z,与( C) 脚 连接 为 30 0kH z 。 SOURCE ( S) 脚为 内部MOS FET 开关管的源极 引出端 ,也是 IC 的 共地 端 。 DA C开关 电源的典型应用例 1.高效的3OW电话 用正激式DC,DC变换器 该 变换器 输入 电压 范围36~75V 直流 电压 ,输 出5W6A ,适 用于数 字远程程控 电话、集 团电话的供 电。其简化电路如 图4所 示。正激式变换器 由DPA425R组成 ,采用正 激变换器 的优势是 , 在DPA425R ~ 功耗限制下 可以得 到高效 率和较大的输出功率。 当输入 电压为48V 时效率可达90%。 该 电路 中U1( DPA425R ) 的( L) 脚 由高精度 的R1设置 欠压 控制 闻值为33V ,过压 输入 的动作 阚值为86V 。DPA 系列 中由R 1 设定 的( L ) 脚 电流 ,可使 其 工作在 最大 占空 比42%一75%之 间 。 在此 占空比可控范 围内,该 变换器 的输入 电压在36~75V 之 间 变动 时 ,次 级能 输 出稳定 的 电压 。 为 了使 开关 频 率设定 于 30okHz ,电路 中将( F) 脚 与( C) 脚 相连接 ,( X ) 脚 由外接 电阻R3 设定 电流限制阚值 。当变换器负载过流 时,将 使驱动脉冲 占空 比减小 ,通过 降低输出 电压 限制过流。(D ) 脚 的V RI 用于对开关 管关断时的反向脉冲尖峰进行箝位。 为 了进 一步提高低压大 电流变换器 的效 率,在次级 电路采 用 了“ 同步整 流” 电路 ,以降低 续流二极管 的正 向压 降。Q1、Q2 组成 的同步整 流电路 ,与L2 、C10、C11和C12构成普通 的L C D 降压开关,以使输 出端 输出低压5W6A 的大 电流。由于是正激 式 变换器 ,当初 级的U1导通期 ,脉冲 变压器 次级感应 电势与初级 是 同相位的。U 1的导通使脉 冲变压器T1初、次级绕 组的一端 ( 有黑点的) 为低 电平 ,另一端则为高 电平 ,在高 电平脉冲 的上 升沿通过 电容器C17 、限流 电阻R15使Q2导通 ,而Q1和D2在此段 开关管导通期处于反偏截止。当Q2 导通 时,T 1次级的脉冲通过 负载电路加到L2两端 ,使L2形成磁 能存储 。 当U1开关截止 时。 T 1初次级脉冲反 向,从而使Q2截止 ,Q1、D2 导通,L2存储 的磁 能 通过D2 向负载和滤波 电容供 电,其 电压极性为上正下负。在此 过程中,Q1有 极小的导通 电阻,可 以使 肖特基 二极 管的正 向压 降进一步分流而减小 ,以降低大负载 电流在续流二极管上的损 耗。 电路 中C9、R5用 以吸散 Q2 截止 时的反 向脉 冲尖 峰 ,D4 和 R15 、R16构成的脉冲分压 电路 ,可 以避 免过大 的脉 冲幅度击 穿 Q2 的栅一源极。在此 二次LCD降压 变换 中,L2存 储能量的大小 决 定U1的导通时 间,同时也决定 了次级输 出电压 值。因此 。只要控 制U1的开关 占空比即可稳定 输出电压 。 精 密电阻R10和R11将输 出电压分压得 到2、 5V 取样 电压 。控 制精 密稳压源U3( LM431) 的K —A 极导通 电流。U3的导通电流 经 光 电耦合器 隔离传送 ,控制U1 的(C ) 脚 电压 ,通过P WM 电路 改 家庭 电 子勃 维普资讯 http://www.cqvip.com www.520101.co ● o ● o ● o ● o ● o ● o ● o ● o ● o ● o ● o ● o ● o ● o ● o ● o ● o ● o ● o ● o ● o ●o ● o ●o ● o ● o ● o ● o ●o ●o ● o ● o ● o ● o ● o ● o ● o ● . C o N T R OL 8 X ~ Rt,IA k CUR 睫 NT U ●I rr U E 目 S E F R E Q UE NC Y 每期一新 图 3 0o I t研 N I I- 几 C7 I l 1 nF R 14 一 一 . L2 . ’翟l; F ’ 10‘vBF 一 5~ CDC 2. 5 A 1 1 T、 -^', 1 l i R15 330OpF C17 I I l i f - 1、 . J- 丰 目 亍 R18l . rJ Q 。奉 D1 B^V 10n◆—’_1 。I 19WS . 妻 妄本 Z 1 一 ' T一.Q2 ’ 一 一 I 卜-{ ——— 一 R 1 619 k‘ : 1% · 1 C 1。C 2 & C 3 嚣 需‘ 毛 . 妻 , 器 : =拙Fv= Cg‘ R5’ ⋯ . 目 h ’。 : t 1 享 12n 。 9WS C16 r、 D^工C : D . ,, ’U A升天 u2 一f L ! 一 D ^ J , r — l I广—. _1oIc. Ic 一 pk~q 一 -1 l 一 一 一 l 一‘ I T 1 = 10 F 蕊 C l 4 ¨ S I L-_j . 1.0n 争 10V ★ 1 I.LF 2 vR1 \ 6180 l v F , - , r L M , j S MBJ 150 7 变占空比稳定输 出电压 。由此可见,该电源为典型 的PWM控制 方式。取样控制 电路中,C16、C14和R 12 、R9为U3 的相位校正 电 路 ,R7 、D3、C13为软启动电路。开机瞬间C13 通过R7充 电,充 电 时间为l OOms。 当C13充 满 电之前 .D3导通使U2 的初级 电流增 大 ,U2次级使u1的( C) 脚电流增大 ,脉冲 占空 比减小。随着R7 的 充 电,D3逐 渐截止 ,U2 受控于U3 的导通 电流 进入 额定稳压 状 态。为 了使u2的光敏管得到 与次级隔离的低压供 电,在储能 电 感L2上加绕 了次级绕组 ,其输 出脉 冲经D1整 流 ,C4滤 波 ,通 过 U2 的光敏管 向U 1的( C) 脚提供 受控的控制 电压。 2.效率较低的6.6W反激式变换器 反激式变换器 的特点是 ,初级开关导通时次级整流 二极管 是截止的,只有初级开关截止时次级整流 电路才向负载供 电。图 5为6. 6W 反激式变换器 电路。由图中脉冲变压器初 、次级相位标 口 家庭电子 4 识可以看 出与图4 的区别 。反激式变换器在 同规格开关器件时输 出功率较小 ,效率较低 ,但对脉冲变压器 的工艺要求较简单。 图5 的电路为容 量6.6W 、输出3.3V /2A 反 激式变换 器 。开 关 电源选用DPA423G ,允许输入 电压 范围36~57V DC 。当输入电压 为标准的48V 时,效 率为80%。DPA423G 的( L ) 脚 由R 2设定 输入 电压欠压阚值为33V ,过压闻值为86V 。电阻R 1和R 3设定 内部器 件电流限制。附加 的输入 电压传感电阻R 1,可降低过流 限制 动 作 的阉值 ,用于防止小 功率变换器输 出的过流保护。 由于DPA 开关 系列 内部MOS FET 开 关管的反 向耐压BV 畴均 为220V ,因此 电路 中采用150v 反 向击穿 电压 的V R 1作为保 护。C2则用 于V R1 截止瞬问的尖峰脉冲吸收 。该变换器 中将DPA423G 的(F ) 脚 与 ( S) 脚相连接 ,将开关频率设定 为400kHz 。其它和图4 电路 大 同 小异 ,本文 中不再 重述。 ▲ 1 2 —5 维普资讯 http://www.cqvip.com www.520101.co 每期一新 3 6 · ● o · o ● o ● o ● o ● o ● o ● o ● o ●o ● o · ( > ● o ● o ● o · o ● o ● o ● o ● o ● o ● ( > ● ◇ ● o ● o ● ( > ● o ● o ● o · o · o · o ● o ● o ● o ●o 。o ’ J 1 -2 表 1 DPA423---426 组成正激式/反激式变换器最大输 出功 率 A 5 输入 36~ 75V 正激式变换 器 输入 36~ 75V 反激式 变换器 型 号 最大输 出功 率 型 号 最 大输 出功率 D P A 4 23 18W D PA 4 23 13 W D P A 4 24 35W 1) P A 4 24 26 W D P A 4 2 5 70 W D P A 12 5 52 W D P A 4 2 6 100 W 表2 DPA 423~ 426 极限参数 ( D ) 脚 电压 一O。3~22OV D P A 4 23 l - 75 A D PA 4 24 3。5A (D) 脚 峰值 电流 DPA 425 7A D P A 4 26 9.6A (C ) 脚 电压 一0。3~9V (C ) 脚 电流 100mA ( 1 ) 脚 电压 一0.3~ 9V (X ) 脚电压 一O.3~ 9V ( F ) 脚 电压 一O。3~9V 使用环境 温度 一40~ 150℃ 贮存温度 一65~15O℃ . 焊接温度( 5s) 260℃ ( P/G 形封装 ) 11℃/W 热阻 ( R 形封装 ) 2℃/W 12—6 家庭电子 维普资讯 http://www.cqvip.com www.520101.co ● < > ● 《> ●< > ● < > ● < > ● < > ● < > ● — ● < > ● < > ● · ● · ● · C> ● · ● o ● · ● · ● · ● · ●· ● ·C > ● · ● · ● · ● · ● o ●· ● · 争 ● · ● · ● · ● · ● · ● · ● · ● · ● o ● - 表 3 DPA 423~ 426 电气性 能及基本参数 每期一新 条 件 项 目 符 号 最小值 典型值 最大值 单位 ( S) 脚= ov ,T A = -- 40~ 125℃ 控制 系统 ( F ) 脚 与( S) 脚相连 375 400 425 振荡频率 fosc - 25 、 k Hz ( F ) 脚 与( C) 脚相连 282 300 317 猝发振荡的占空比 DCM玳 4 6 % V I.= 0 V 7 1 7 5 79 最 大 占空比 DC M^x Ic= II.= 8Q“ A 52 62 71 II.= 115p A 3 2 4 2 57 D P A 42 3 7 .2 9.O 猝 发 振 荡 的控 制 电 T A - 25℃。 DPA 424 8.2 10.0 流 Ic(SKIP) mA fc~ - - - 40 0k H z D PA 4 25 10 . 0 12.0 D P A 42 6 1】.5 14.0 D P A 4 23 2 2 .8 3.5 T A - 2 5 ℃ , D PA 42 4 2.5 3 .5 4.4 外部偏置 电流 IB A f()Sc - 40 0k H z D PA 42 5 3 . 6 4.8 6.0 D PA 42 6 4.4 5 .7 7.1 软启动 时间 tSOFT T A:25℃ ,‰ ~DcMA)( 5 7.2 mS 动态阻抗 TA= 25℃,Ic= ( IccsK~ + IB) /2 10 15 22 Q ( C)脚 内部滤波 30 kH z 关 闭/重启 系统 V c一 5.0 ,V D= 16 ~4 0V ,T A = 2 5 ℃ 、 一5 .2 ——4 — 3 ( C) 脚充 电电流 Ic(CH) mA V D= 16 ~ 4 0 V ,T A一 25 ℃ 一.1.9 重启的 阈值 电压 V (AR)U 5.8 V 重启下 限阚值 Vc(AR)I. 4.5 4.8 5.1 V " C4:DNTIK}I . 一 22“ ,fc~ - 400kHz , 重启的 占空比 DC(AR) i 0 V x = 0V C‘珊删 一22 ,fc~ - -400kHz , 重启 的频率 f(AR) 3 .8 H z V x = 0V ( L ) 、( X ) 脚特性 ’ 阚值 48 5O 52 ( L) 脚市 电欠压 阚值 Iuv 乃 - 25 阚值 44.5 47 49.5 uA 电流和 滞后 电流 澈 后 2 3 阚值 135 149 ( L ) 脚续过压 阚值 电 Iov 乃 - 25 阈值 117 131 uA 流和滞后 电流 滞后 4 口 家庭电子 12—7 维普资讯 http://www.cqvip.com www.520101.co 每期一新 ●·C'●·: '●·: : '●·: '●·C'●·: '●·: '●·: '●o●·: '●·C ●·: : '●·: : '●·C'●·C'●·: : '●·: : '●·: : '●·: : ,●·C'●·<>●·C'●·: : '●·: : '●·: : '●·: : '●·: : '●·: : '●·<>●·: : '●·: : '●·<>●·(>●·: : '●·<>●·<>●·<>● 条 件 项 目 符 号 最 小值 典型值 最大值 , 单位 ( S ) 脚= 0 V ,T A = - 4 0 ~ 125 ℃ 阍值 一27 —21.5 —16 ( X ) 脚 开/关 电流 闻 IR = 25 闻值 一25。5 nA 值滞后 、 滞后 4。5 V I . = V c 17 5 24 0 38 0 ( L ) 脚 的短路 电流 IL( ) nA v I.= 0V ——230 170 额定状态 ——270 ——230 ——185 ( X ) 脚的短路 电流 Ix( V x—OV uA 遥控 关闭状态 ——105 ~85 —65 II.一Iuv 2。’O5 2。35 2.6 ( L ) 脚 电压 v l V I I . = Io v 2。1 2 。5 2.9 Ix = 5On A 1.3 5 ( X ) 脚 电压 V x V Ix 一 150~A 1.25 = 40 0 k H z 12 0 22 50 同步引入 时间 t∞‘ 5 c) nS fosc = 30 0 k H z 120 30 80 同步退 出时间 toll‘ 。ync) 0。25 7。7 US ’ 同步引入延 时 td~ y(sync) 250 nS 占空 比开 始 降 低 闻 值 电流 II ) = 25 i二, 55 nA V D = 40 V V t. = 悬空 O。6 1.1 遥控“ 关”( D) 脚 电流 IrxRMT) mA V x = 0 V V I = V c O.9 1.5 ( L ) 脚接通 或 同步 引 入 电压 阈值 V ~XTm 0。6 1 1.4 V ( F ) 脚输入参数 (F ) 脚动作阚值 v F 1.1 4 V V F — OV ’ 一 O。3 8 ( F) 脚 的输入 电流 IF “ A v F= V c 17 120 ( F) 脚延迟时 间 tacky(w) 2 , US 保 护 电路 D P A 423 1.16 1 。 25 1.34 di/dt = 300mA /bts D P A 424 2 。 32 2。5O 2。68 di/dt = 600mA /~ts 电流限制 自保 阈值 ILIMrr = 2 5 i二, A D P A 42 5 4 。 65 5。OO 5.35 di/dt= 1。25A /~ s D P A 42 6 6 。 5O 7。OO 7。5O di/dt= 1。75A //~s 0。9X Il| 初始 电流 限制 I V D= 35V A IM IT ( min) 前沿 时问 tI皿 T A= 25℃ 100 nS 12—8 家庭电 子勋 维普资讯 http://www.cqvip.com www.520101.co ‘ c > ● c > ● c > ● ‘ > 。c > ● < > ● ( > ● c > ● ( > ● ( > · < > ● < > ● o ● o · o · o ●( 》●o ● o ● o ●o · o ● o ● 《> ● o · o ● o · o ● o ● o ● o · ( > · o · o · o ● o ● o ● 每期一新 ? 条 件 项 目 符 号 ( S) 脚 - Qv .T A = - ~,4。0~ l 25℃ 最 小 值 典 型 值 最 大值 单位 电流 限 帚慑 迟 tn(D) Ic= ( &c酌+ l1) /2 100 nS 温 升 T J(鲫 130 l 37 145 ℃ 温升滞 后 T J‘ 27 ℃ 超 载复位电压 阉值 RESET) 1.5 2.75 4 V 开关管特性 D P A 42 3 T A = 2 5 ℃ 1.3O l _ 5O ID= 3 00 m A T A = 10 0 ℃ 2 . OO 2 .3O D P A 42 4 T A 一 2 5 ℃ 0 .6 5 O.7 5 "ID一 6 00 mA T A = 10 0 ℃ 1 . 0 0 1.15 导通电阻 R Ds‘ ) Q D P A 42 5 T A 一 2 5 ℃ 0 .3 3 O.38 ● ID 一 1。25 A T A = 10 0 ℃ 0 . 5 0 0 .5 8 D P A 42 6 T A 一 2 5 ℃ 0 .2 4 O。28 ID一 1.75A T A = 100 ℃ 0 . 3 7 O。43 V x 、V L 一 悬空 , DP A 423 65 V p 一 150 V . D P A 4 24 13 0 关 断状 态 漏 电 流 ILl s 1r^ 一Z5℃ , A Ic 一 ( 1【: (SI(聃 + DP A 425 260 IB) 12 DP A 426 360 、,x 、v L 一 悬 空 , = 25℃ , 击 穿 电 压 B V ms 2 20 V I c= ( I(: ‘ SKn>) + 1,3) /2 上 升 时 间 tR 10 nS 下 降 时 间 tF ’ l O nS 供电特 性 (D ) 脚 供 电 l 6 V 内部 稳 压 输 出 V c( {UI~rr) Ic= ( Ic‘SI(IP) + lH) 12 ,1_A = 25℃ 5.6 5.85 6。O V 1) P A 42 3 1.9 2 .3 2 .7 D P A 42 4 2 .6 3 .0 3 .4 k=Dl (C ) 脚 供 电 电流 D pA 425 3.7 4.3 4。8 mA D lP A 42 6 4 .8 5。4 6 。O I【: D2 V L = 0V ,{ = 400k H z 0.4 O.73 1.2 O s ~ illa to r (S A W ) D M AX V L fS Y N C ≥ 12 8 k H z ; tO F F s 7 .7 IJ S ; 1 2 0 n s S tO N 蔓 2 2 5 0 n s f O S C 品 4 0 0 k H z S 3 0 8 0 n s fO S C = 3 0 0 k H z 一 一 一 T 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 1 一 一 一 1 一 一 一 1 一 一 ⋯ + 口 家庭电子 o F F S Y N C 12 —9 维普资讯 http://www.cqvip.com www.520101.co

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