深入解析ALTAIR04 - 900高壓開關(guān)調(diào)節(jié)器

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)中，選擇合適的開關(guān)調(diào)節(jié)器至關(guān)重要。今天，我們就來(lái)深入探討一下ALTAIR04 - 900這款高壓全初級(jí)感應(yīng)開關(guān)調(diào)節(jié)器，看看它有哪些獨(dú)特的特性和應(yīng)用場(chǎng)景。

文件下載：EVLALTAIR900-M1.pdf

一、產(chǎn)品概述

ALTAIR04 - 900是一款高壓全初級(jí)感應(yīng)開關(guān)調(diào)節(jié)器，能夠直接從整流市電運(yùn)行，所需外部部件極少。它將高性能低壓PWM控制器芯片和900V雪崩堅(jiān)固功率部分集成在同一封裝中，采用SO16N封裝形式。

產(chǎn)品特性

1. 無(wú)光耦初級(jí)側(cè)恒壓操作：無(wú)需光耦、次級(jí)電壓基準(zhǔn)和電流傳感器，仍能保持精確的調(diào)節(jié)。
2. 可調(diào)節(jié)且與市電無(wú)關(guān)的最大輸出電流：在過載/短路條件下確保安全操作，提高了產(chǎn)品的可靠性。
3. 900V雪崩堅(jiān)固內(nèi)部功率部分：具備出色的耐壓能力，能適應(yīng)高壓環(huán)境。
4. 準(zhǔn)諧振谷底開關(guān)操作：降低開關(guān)損耗，減少電磁干擾（EMI）。
5. 低待機(jī)功耗：符合節(jié)能要求，適用于對(duì)功耗敏感的應(yīng)用。
6. 過流保護(hù)：可防止變壓器飽和和次級(jí)二極管短路，增強(qiáng)了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

應(yīng)用場(chǎng)景

• 電能計(jì)量開關(guān)電源：為電能計(jì)量設(shè)備提供穩(wěn)定的電源。
• 三相輸入工業(yè)系統(tǒng)的輔助電源：滿足工業(yè)系統(tǒng)對(duì)電源的高要求。
• AC - DC適配器：廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備的電源適配。

二、引腳連接與功能

引腳連接

ALTAIR04 - 900的引腳連接如圖2所示，在布局時(shí)需注意將銅面積放置在漏極引腳下方以散熱。

引腳功能

三、最大額定值與電氣特性

最大額定值

電氣特性

在不同的測(cè)試條件下，ALTAIR04 - 900展現(xiàn)出了豐富的電氣特性。例如，功率部分的漏源擊穿電壓V(BR)DSS在Tj = 25°C時(shí)最小為900V；高壓?jiǎn)?dòng)發(fā)生器的最小漏極啟動(dòng)電壓VStart典型值為50V；供電電壓Vcc的工作范圍為11.5 - 23V等。這些特性為工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)提供了重要的參考依據(jù)。

四、工作模式與應(yīng)用信息

工作模式

根據(jù)轉(zhuǎn)換器的負(fù)載條件，ALTAIR04 - 900可工作在不同模式：

1. 重載時(shí)的準(zhǔn)諧振模式（QR - mode）：通過檢測(cè)變壓器繞組電壓的負(fù)向邊沿，同步MOSFET導(dǎo)通和變壓器去磁，工作在變壓器不連續(xù)（DCM）和連續(xù)導(dǎo)通（CCM）的邊界附近，具有低導(dǎo)通損耗、低EMI排放和短路安全等優(yōu)點(diǎn)。
2. 輕至中載時(shí)的谷底跳過模式（Valley - skipping - mode）：根據(jù)COMP引腳電壓定義轉(zhuǎn)換器的最大工作頻率，隨著負(fù)載減小，MOSFET導(dǎo)通發(fā)生在后續(xù)谷底，避免開關(guān)頻率上升。
3. 極輕載或空載時(shí)的突發(fā)模式（Burst - mode）：進(jìn)入受控的開/關(guān)操作，具有恒定的峰值電流，可降低頻率相關(guān)損耗，符合節(jié)能法規(guī)要求，且無(wú)明顯可聽噪聲。

應(yīng)用信息

1. 功率部分和柵極驅(qū)動(dòng)：功率部分確保在指定能量額定值內(nèi)的安全雪崩操作和高dv/dt能力，MOSFET的V(BR)DSS最小為900V，典型RDS(on)為16Ω。柵極驅(qū)動(dòng)在導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)提供受控的柵極電流，以減少共模EMI。
2. 高壓?jiǎn)?dòng)發(fā)生器：當(dāng)輸入大容量電容電壓高于VStart閾值（典型50V）時(shí)，HV電流發(fā)生器通過DRAIN引腳供電，向Vcc引腳的電容提供Icharge電流（典型5.5mA）。當(dāng)Vcc電壓達(dá)到啟動(dòng)閾值（典型13V）時(shí)，芯片開始工作，HV發(fā)生器關(guān)閉。在CC調(diào)節(jié)期間，若輔助繞組產(chǎn)生的反激電壓不足以維持Vcc，HV發(fā)生器會(huì)再次啟動(dòng)。
3. 零電流檢測(cè)和觸發(fā)塊：當(dāng)ZCD/FB引腳出現(xiàn)低于50mV的負(fù)向邊沿時(shí)，觸發(fā)MOSFET導(dǎo)通，但觸發(fā)塊需先由超過100mV的正向邊沿激活。該功能用于檢測(cè)變壓器去磁，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)諧振操作。觸發(fā)塊在MOSFET關(guān)斷后有消隱時(shí)間，以防止誤觸發(fā)，消隱時(shí)間取決于COMP引腳電壓。
4. 恒壓操作：IC通過輔助繞組的電壓分壓來(lái)感測(cè)輸出電壓，在變壓器去磁結(jié)束時(shí)對(duì)ZCD/FB引腳信號(hào)進(jìn)行采樣保持，與誤差放大器內(nèi)部參考進(jìn)行比較。COMP引腳用于頻率補(bǔ)償，輸出電壓可根據(jù)公式計(jì)算。
5. 恒流操作：通過輔助繞組的輸出電壓生成控制信號(hào)，控制開關(guān)Q1。輸出平均電流可根據(jù)公式計(jì)算，與輸入或輸出電壓、變壓器電感值無(wú)關(guān)，主要取決于變壓器匝數(shù)比和感測(cè)電阻。
6. 電壓前饋塊：為解決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(shí)現(xiàn)了線路前饋功能，通過在電流感測(cè)信號(hào)上引入輸入偏移電壓來(lái)調(diào)整逐周期電流限制。
7. 突發(fā)模式操作：當(dāng)COMP引腳電壓低于固定閾值VCOMPBM 65mV時(shí)，IC禁用，MOSFET關(guān)斷，轉(zhuǎn)換器以低能量傳輸?shù)耐话l(fā)模式運(yùn)行，可降低頻率相關(guān)損耗，滿足節(jié)能要求。
8. 軟啟動(dòng)和啟動(dòng)塊：恒流塊自動(dòng)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)功能，在啟動(dòng)時(shí)限制初級(jí)峰值電流，確保輸出電壓緩慢上升。
9. 打嗝模式過流保護(hù)（Hiccup - mode OCP）：當(dāng)RSENSE上的電壓超過1V時(shí)，比較器監(jiān)測(cè)并激活保護(hù)電路。若首次觸發(fā)后下一個(gè)開關(guān)周期未再次觸發(fā)，則認(rèn)為是臨時(shí)干擾，保護(hù)邏輯復(fù)位；若再次觸發(fā)，則認(rèn)為是真正的故障，設(shè)備停止工作。設(shè)備進(jìn)入低頻率間歇操作（打嗝模式），降低功率電路的應(yīng)力。
10. 布局建議：正確的印刷電路板布局對(duì)開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器的正常運(yùn)行至關(guān)重要。補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)應(yīng)盡可能靠近COMP引腳，信號(hào)地應(yīng)與功率地和感測(cè)電阻走線分開。

五、典型應(yīng)用與測(cè)試數(shù)據(jù)

典型應(yīng)用

提供了4.5W（9V - 500mA）寬范圍市電適配器和440VAC輸入電壓選項(xiàng)的電氣原理圖，展示了ALTAIR04 - 900在實(shí)際應(yīng)用中的電路連接方式。

測(cè)試數(shù)據(jù)

包括空載功耗、滿載效率、V - I曲線等測(cè)試數(shù)據(jù)和波形圖，直觀地展示了ALTAIR04 - 900在不同輸入電壓和負(fù)載條件下的性能表現(xiàn)。

六、總結(jié)

ALTAIR04 - 900以其豐富的特性、靈活的工作模式和可靠的保護(hù)功能，為電子工程師在設(shè)計(jì)開關(guān)電源時(shí)提供了一個(gè)優(yōu)秀的選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求，合理選擇引腳連接、參數(shù)設(shè)置和布局方式，以充分發(fā)揮該器件的性能優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，通過對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析，能夠更好地評(píng)估其在不同工作條件下的性能表現(xiàn)，確保設(shè)計(jì)的可靠性和穩(wěn)定性。

各位工程師朋友們，在使用ALTAIR04 - 900進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，你們遇到過哪些挑戰(zhàn)？又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你們的經(jīng)驗(yàn)和見解。