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绿色低功耗开关电源控制器TM5101
来源:本站整理  作者:佚名  2013-09-12 10:11:49

一、功能概述
    TM5101是一款高集成度、高性能的PWM的电流型开关电源控制器,采用DIP8和SO-8封装,如图1所示,内置前沿消隐(LEB)、峰值电流补偿和同步斜坡补偿等电路,并具有以下特点:1.较低的启动电流和工作电流;2.具有抖频功能,可以降低电磁辐射(EMI) ; 3.空载时逐周期限制电流,或轻载时降频和跳周期工作模式;4.过流保护与过压、欠压、开环、过载、过温、输出短路等保护。

    由于该IC具有完善的保护功能,且电路结构简单,成本低,同时待机功率低,符合“能源之星”待机功耗标准要求,现已广泛用于充电器、电源适配器、液晶彩电副电源等小功率开关电源中。一款输出电压为12V/1.5A的适配器电路如图2所示,其输入电压为AC90V-264V,空载损耗小于0.3W,满载效率高于80%。

二、主要参数说明
    TM5101的引脚功能见表1,其③脚为供电端VDD,典型值为1 0V~23V,极限值为30V;①脚为反馈电压输入端,典型值为0V~5.5V;启动电流约5μA,正常工作电流约5mA。

    1.启动电压
    TM5101的启动电压(VDD-ON)的最小值为13.5V,最大值为15.5V,典型值为14.5V;关闭电压(VDD-OFF)的最小值为8V,最大值为10V,典型值为9V。

    该IC的启动电压变化曲线如图3所示。通电后,当IC的③脚电压升到14.5V时,电路开始启动工作,VDD滤波电容持续对电路供电,直到由变压器的辅助绕组提供电流。在此期间,VDD电压不能低于9V。

    由于该IC的启动电流较小,因此可采用阻值较大而功耗较小的启动电阻,通常选用1.5MSl-2MfZ/0.25W的启动电阻即可,这样可以减小功率损耗。VDD外接电容一般选择10μF/25V的电解电容就可满足电源的启动需求。在图2中,R3,R4为启动电阻,串联后与+300V相连,在开机时为U1(TM5101)提供启动电压。一旦电路启动后,开关变压器T1的②-⑥绕组产生的感应电压,经D5、C2整流滤波后为U1的③脚供电,以取代原启动电压。

    2.轻载跳周期工作
    TM5101在空载或轻载的情况下,其①脚(FB)电压自动降低,当该脚电压低于1.4V,且③脚的供电电压高于10 V时,电路就会进入间歇振荡状态,其振荡频率将降为20kHz,即在一个周期内,开关管的开/关次数大幅下降,这样就降低了开关损耗。当①脚电压大于或等于1.4V时,电路将进入正常工作状态。TM5101的FB电压与工作状态的对应关系如图4所示。

    3.振荡频率和抖频功能

    TM5101内置振荡器的工作频率典型值为67kHz,由于该IC具有频率抖动功能,因此其实际开/关频率在63kHz~71 kHz之间变化,如图5所示。由于该IC工作频率不固定,这样就减小了某一个频率对外的辐射,更容易满足电磁兼容性的要求。

    4.前沿消隐
    在IC内部MOSFET管开启的瞬间,由于电路中存在寄生电容,次级整流管存在反向恢复时间等原因,这时会在电流检测电阻上产生一个尖峰电压,如不进行处理,IC会进行误控制。TM5101内置有一个350ns的前沿消隐电路,对上述尖峰电压进行屏蔽,如图6所示,这样就有效地避免了电路的误动作,同时也需外接RC滤波器,使整个电路显得更加简洁。

 

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