探索ALTAIR05T - 800：離線全初級感應(yīng)開關(guān)穩(wěn)壓器的卓越性能

在電子工程師的世界里，尋找一款性能卓越、功能豐富且可靠的開關(guān)穩(wěn)壓器是至關(guān)重要的。今天，我們就來深入了解一下ALTAIR05T - 800這款離線全初級感應(yīng)開關(guān)穩(wěn)壓器，看看它究竟有哪些獨特之處。

文件下載：EVLALTAIR05T-5W.pdf

一、產(chǎn)品概述

ALTAIR05T - 800是一款高壓全初級感應(yīng)開關(guān)器，旨在直接從整流市電運行，只需最少的外部元件。它將低壓高性能PWM控制器芯片和800V雪崩堅固功率部分集成在同一封裝中，為AC - DC充電器等應(yīng)用提供了理想的解決方案。

1.1 產(chǎn)品特性

• CV/CC輸出調(diào)節(jié)：無需光耦合器即可實現(xiàn)恒壓和恒流輸出調(diào)節(jié)，在重載瞬變期間也能保持緊密調(diào)節(jié)。
• 雪崩堅固功率部分：具備800V雪崩堅固內(nèi)部功率部分，能承受高電壓沖擊。
• 準(zhǔn)諧振（QR）操作：通過變壓器去磁感應(yīng)輸入實現(xiàn)準(zhǔn)諧振操作，降低開關(guān)損耗和EMI發(fā)射。
• 低待機功耗：在輕載或空載時進入突發(fā)模式操作，有效降低待機功耗。
• 自動自供電：能夠直接從整流市電為自身供電，尤其在恒流調(diào)節(jié)期間非常有用。
• 輸入電壓前饋：實現(xiàn)與市電無關(guān)的恒流調(diào)節(jié)。
• 輸出電纜壓降補償：可補償輸出電纜上的電壓降，提高外部可訪問端子的CV調(diào)節(jié)精度。

1.2 應(yīng)用領(lǐng)域

• 移動設(shè)備充電器：適用于手機和其他手持設(shè)備的AC - DC充電器。
• 緊湊型開關(guān)電源：需要精確電流和/或電壓調(diào)節(jié)的緊湊型開關(guān)電源。

二、引腳連接與功能

2.1 引腳連接圖

2.2 引腳功能詳解

每個引腳都有其獨特的功能，例如：

• SOURCE引腳：通過連接在引腳和GND之間的電阻檢測MOSFET電流，用于確定MOSFET的關(guān)斷事件。
• Vcc引腳：由內(nèi)部高壓啟動發(fā)生器充電，在設(shè)備運行時保持供電。
• ZCD/FB引腳：用于檢測變壓器去磁，觸發(fā)MOSFET導(dǎo)通事件，同時監(jiān)測輸入和輸出電壓。

三、電氣特性

3.1 絕對最大額定值

3.2 電氣參數(shù)

在不同的測試條件下，ALTAIR05T - 800的各項電氣參數(shù)表現(xiàn)穩(wěn)定。例如，在(T_{J}=-40)到125 °C，(Vcc = 14 V)的條件下，其漏源擊穿電壓(V (BR)DSS)最小為800V，關(guān)態(tài)漏極電流(I DSS)在(V DS = 750 V)，(T j = 125 °C)時最大為80μA。

四、工作模式

4.1 重載時的QR模式

在重載條件下，ALTAIR05T - 800采用準(zhǔn)諧振（QR）模式。通過檢測變壓器繞組上的負向電壓邊緣，使MOSFET的導(dǎo)通與變壓器去磁同步，系統(tǒng)工作在變壓器不連續(xù)（DCM）和連續(xù)導(dǎo)通（CCM）的邊界附近，從而降低開關(guān)損耗、減少EMI發(fā)射，并在短路時保證安全。

4.2 中/輕載時的谷值跳躍模式

當(dāng)負載減輕時，根據(jù)COMP引腳的電壓，設(shè)備會定義轉(zhuǎn)換器的最大工作頻率。MOSFET的導(dǎo)通事件不再發(fā)生在第一個谷值，而是在第二個、第三個谷值等，從而使開關(guān)頻率不再增加。

4.3 空載或極輕載時的突發(fā)模式

當(dāng)負載極輕或斷開時，轉(zhuǎn)換器進入受控的開/關(guān)操作，具有恒定的峰值電流。隨著負載的減小，頻率降低，可低至幾百赫茲，從而最小化所有與頻率相關(guān)的損耗，符合節(jié)能法規(guī)或建議。

五、關(guān)鍵功能模塊

5.1 功率部分和柵極驅(qū)動器

功率部分保證了在指定能量額定值內(nèi)的安全雪崩操作和高dv/dt能力。功率MOSFET的(V(BR)DSS)最小為800V，典型(RDS(on))為11Ω。柵極驅(qū)動器在導(dǎo)通和關(guān)斷期間提供受控的柵極電流，以最小化共模EMI。

5.2 高壓啟動發(fā)生器

高壓電流發(fā)生器通過DRAIN引腳供電，僅在輸入大容量電容電壓高于(V start)閾值（典型值為50VDC）時啟用。當(dāng)發(fā)生器開啟時，(Icharge)電流（典型值為5.5mA）被輸送到VCC引腳的電容上，為設(shè)備提供啟動能量。

5.3 零電流檢測和觸發(fā)模塊

零電流檢測（ZCD）和觸發(fā)模塊通過檢測ZCD/FB引腳的負向電壓邊緣來開啟功率MOSFET。觸發(fā)模塊必須先由超過100mV的正向電壓邊緣進行預(yù)觸發(fā)。該功能用于檢測變壓器去磁，實現(xiàn)QR操作。

5.4 恒壓和恒流操作

• 恒壓操作：通過輔助繞組的電壓分壓來感測輸出電壓，將ZCD/FB引腳的信號在變壓器去磁結(jié)束時采樣并保持，與誤差放大器的內(nèi)部參考進行比較，以實現(xiàn)恒壓調(diào)節(jié)。
• 恒流操作：利用輔助繞組的輸出電壓生成MOSFET開關(guān)的控制信號，通過控制電容CREF上的電壓來定義輸出電流，平均輸出電流與輸入和輸出電壓以及變壓器電感值無關(guān)。

5.5 電壓前饋模塊

為了解決CC比較器的內(nèi)部傳播延遲導(dǎo)致的電流過沖問題，設(shè)備實現(xiàn)了線路前饋功能，通過引入與輸入電壓相關(guān)的偏移來調(diào)整逐周期電流限制。

5.6 電纜壓降補償（CDC）

CDC功能用于補償輸出電纜上的電壓降，通過在CDC引腳和ZCD/FB引腳之間連接電阻，增加CV調(diào)節(jié)設(shè)定點，從而在電纜末端實現(xiàn)理想的零負載調(diào)節(jié)。

六、保護功能

6.1 打嗝模式過流保護（OCP）

設(shè)備具備打嗝模式過流保護功能，可防止二次整流器短路、二次繞組短路或反激變壓器硬飽和等故障。當(dāng)檢測到RSENSE上的電壓超過1V時，保護電路會被激活。

6.2 其他保護功能

還具備輔助繞組斷開或欠壓檢測、短路二次整流器或變壓器飽和檢測等保護功能，所有保護功能均處于自動重啟模式。

七、布局建議

正確的印刷電路板布局對于開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器的正常運行至關(guān)重要。對于ALTAIR05T - 800，建議將補償網(wǎng)絡(luò)盡可能靠近COMP引腳連接，信號地與功率地和感測電阻走線分開布線。

八、典型應(yīng)用與效率

8.1 典型應(yīng)用電路

提供了一個5W寬范圍市電CC/CV電池充電器的測試板原理圖，展示了ALTAIR05T - 800在實際應(yīng)用中的連接方式。

8.2 效率測試

在115VAC和230VAC輸入電壓下進行了效率測試，結(jié)果顯示在不同負載下，設(shè)備都能保持較高的效率。例如，在115VAC輸入，負載為50%時，效率可達78.64%。

總結(jié)

ALTAIR05T - 800以其豐富的功能、卓越的性能和可靠的保護機制，為電子工程師在設(shè)計AC - DC充電器和緊湊型開關(guān)電源等應(yīng)用時提供了一個優(yōu)秀的選擇。在實際應(yīng)用中，合理利用其各項特性和功能，能夠設(shè)計出高效、穩(wěn)定的電源系統(tǒng)。你在使用類似的開關(guān)穩(wěn)壓器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。