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NCP1399 规格书全译 —《Current Mode Resonant Controller, with Integrated High-Voltage Drivers, High Performance》

原文:onsemi《NCP1399 Series — Current Mode Resonant Controller, with Integrated High-Voltage Drivers, High Performance》Data Sheet,文档号 NCP1399/D,Rev. 19(2025 年 2 月),共 46 页(正文 45 页 + SOIC-16 封装图 1 页)。原文 PDF:datasheet/NCP1399_datasheet.pdf。 本篇为规格书全文忠实翻译:逐节覆盖描述/特性/引脚功能(16 脚全表)/绝对最大额定值全表/电气特性全表(min/typ/max 与全部测试条件逐行,按原文 19 个功能分组)/IC 选项/订购信息/典型特性曲线(图 5~36 逐图)/功能描述全部 13 节(含式 eq.1~eq.4 及变量定义)/应用信息运行时序场景(图 61~65)/封装信息。版权归 onsemi(Semiconductor Components Industries, LLC)。 ⚠️ 单位字形提取问题见 §6.0;原文内部不一致处见文中〔译注〕与文末「译者附注」。


1. 描述(DESCRIPTION)

NCP1399 是面向半桥谐振变换器的高性能电流模式控制器。控制器集成 600 V 栅驱动器,简化布局并减少外部元件数。内置 Brown-Out 输入功能使控制器能方便地实装于各类应用。在需要 PFC 前级的应用中,NCP1399 设有专用输出驱动 PFC 控制器;该功能与专用的跳模式(Skip Mode)技术共同进一步提升整机轻载效率。NCP1399 提供一整套保护特性,保证各类应用的安全运行,包括:过载保护、防止硬开关周期的过流保护、Brown-out 检测、光耦开路检测、自动死区调节、过压(OVP)与过温(OTP)保护。

2. 特性(FEATURES,全译)

典型应用:适配器与离线电池充电器;平板显示电源;计算机电源;工业与医疗电源。(封面注:本数据手册中部分器件已 DISCONTINUED(停产),详见 §8。)

3. 典型应用图(图 1~3)

图 1:无 PFC 级典型应用示例 — WLLC 设计(Active OFF off 模式);图 2:带 PFC 级典型应用示例(Active OFF off 模式);图 3:带 PFC 级典型应用示例(Active ON off 模式)。

图 1 无 PFC 级典型应用(WLLC 设计,Active OFF off 模式;图 2/图 3 带 PFC 版见原 PDF 第 2~3 页)

4. 引脚功能描述(PIN FUNCTION DESCRIPTION,16 脚全表,SOIC-16 NB 顶视图,缺 2/13 脚)

脚号 脚名 功能 脚说明
1 HV 高压启动电流源输入 接整流后交流线或母线电容,实现启动电流源与动态自供电(DSS)功能
2 NC 不连接 增大爬电距离
3 VBULK/PFC FB 母线电压监测输入 接收母线分压,执行 Brown-out 保护
4 SKIP/REM 跳模式阈值调节 / Off 模式控制输入 NCP1399Ay 版:经对地电阻设定跳模式进入阈值。NCP1399By 版:被外部辅助电压源上拉时激活 off 模式(或待机);被外部 off 模式控制光耦下拉时解除 off 模式
5 LLC FB LLC 反馈输入 按给定负载条件决定工作频率;轻载时激活跳模式;NCP1399Ay 版还用于激活 off 模式
6 LLC CS LLC 电流检测输入 检测谐振电容分压电压,用于导通时间调制、失谐开关保护、过流保护与次级侧短路保护
7 OTP/OVP 过温与过压保护输入 单脚实现过温与过压保护
8 P ON/OFF PFC 关断 FB 电平调节 将 FB 脚调节至某一电平,低于该电平时禁用 PFC 级运行
9 PFC MODE PFC 与外部高压开关控制输出 为 PFC 前级控制器供电和/或使能母线检测网络的高压开关
10 VCC 控制器供电 控制器 VCC 脚最高可承受 20 V
11 GND 模拟地 调节元件、检测网络与驱动输出的公共地
12 MLOWER 低侧驱动输出 驱动下管 MOSFET
13 NC 不连接 增大爬电距离
14 MUPPER 高侧驱动输出 驱动上管 MOSFET
15 HB 半桥连接 接半桥开关节点
16 VBOOT 自举脚 上管级的浮动 VCC 电源

(第 4 页另载图 4:内部电路架构图 Internal Circuit Architecture。)

图 4 内部电路架构(翻拍自手册)

5. 绝对最大额定值(MAXIMUM RATINGS,全表)

参数 符号 值 单位
HV 启动电流源 HV 脚电压(脚 1) VHV −0.3 ~ 600 V
VBULK/PFC FB 脚电压(脚 3) VBULK/PFC FB −0.3 ~ 5.5 V
SKIP/REM 脚电压(脚 4,仅 NCP1399Ay 版) VSKIP/REM −0.3 ~ 5.5 V
SKIP/REM 脚电压(脚 4,仅 NCP1399By 版) VSKIP/REM −0.3 ~ 10 V
LLC FB 脚电压(脚 5) VFB −0.3 ~ 5.5 V
LLC CS 脚电压(脚 6) VCS −5 ~ 5 V
PFC MODE 脚输出电压(脚 9) VPFC MODE −0.3 ~ VCC+0.3 V
VCC 脚电压(脚 10) VCC −0.3 ~ 20 V
低侧驱动输出电压(脚 12) VDRV_MLOWER −0.3 ~ VCC+0.3 V
高侧驱动输出电压(脚 14) VDRV_MUPPER VHB−0.3 ~ VBOOT+0.3 V
高侧偏移电压(脚 15) VHB VBoot−20 ~ VBoot+0.3 V
高侧浮动供电电压(脚 16) VBOOT −0.3 ~ 620(TJ=−40~+125 ℃);−0.3 ~ 618(TJ=−55~−40 ℃) V
高侧浮动供电电压(脚 15 与 16 间) VBoot−VHB −0.3 ~ 20.0 V
HB 脚允许输出压摆率(脚 15) dV/dtmax 50 V/ns
OVP/OTP 脚电压(脚 7) VOVP/OTP −0.3 ~ 5.5 V
P ON/OFF 脚电压(脚 8) VP ON/OFF −0.3 ~ 5.5 V
结温 TJ −55 ~ 150 °C
存储温度 TSTG −55 ~ 150 °C
热阻(结至空气) RθJA 130 °C/W
HBM ESD(JEDEC JESD22-A114F,HV 脚——脚 1——除外) — 4.5 kV
CDM ESD(JEDEC JESD22-C101E) — 1 kV

超过最大额定值表所列数值的应力可能损坏器件;超过任一限值时,不得假定器件功能正常——可能发生损坏并影响可靠性。注 1:本器件含闩锁(latch-up)保护,按 JEDEC JESD78 标准超过 100 mA。

6. 电气特性(ELECTRICAL CHARACTERISTICS,全表逐行)

条件:typ 值 TJ=25 ℃;min/max 值 TJ=−40~+125 ℃;除另有说明外 VCC=12 V。

6.0 单位字形译注(适用于 §6 全部小节)

本目录源文本为 PDF 文本层提取:希腊字母 μ 被一律映射为 m(同理 Ω 被映射为 W,铁证:表注 “P ON/OFF 脚最小阻抗 1 kW”、自举串联电阻 “3.3 W”、图 24/35/36 轴 “RFB (kW)”/“ROH (W)”/“ROL (W)”——实为 kΩ/Ω)。故凡文本层作 “mA/ms” 者须甄别。本译文逐行核对:与对应典型特性曲线刻度(图 7/8/14/19/23/26/27/30/32 等)及物理量级吻合为 μ 单位的行,以 “µA/µs” 加 † 载入;确证为 mA/ms 的行(ISTART1/ISTART2/ICC_OPERATION/IBOOT2/IDISCHARGE1、2/IPFC_M_LIM 及 VCC_ON_BLANK、tREM_TIMER、tBO_FILTR、tOVP_FILTER、tOTP_FILTER、tBLANK_OTP、tFB_FAULT_TIMER 等毫秒级功能时间,与图 7/8/14/19 刻度吻合)照原文载入。个别无法确证处单独标注〔存疑〕。数值一律照原文,未作任何改动。

插图为原版图翻拍(img/ds_ 前缀,裁自 NCP1399/D Rev.19 原 PDF 第 2/4/19/20/21/22/25/26/27/28/29/30/41 页),每张含原图题,未做任何描改。

6.1 HV 启动电流源(HV Startup Current Source)

符号 参数(测试条件) 脚 Min Typ Max 单位
VHV_MIN1 电流源工作最低电压(VCC=VCC_ON−0.5 V,ISTART2 跌至 95%) 1 — — 60 V
VHV_MIN2 电流源工作最低电压(VCC=VCC_ON−0.5 V,ISTART2 跌至 5 mA) 1 — — 60 V
ISTART1 VCC 脚流出电流(VCC=0 V) 1, 10 0.2 0.5 0.8 mA
ISTART2 VCC 脚流出电流(VCC=VCC_ON−0.5 V) 1, 10 6 9 13 mA
ISTART_OFF 关态漏电流(VHV=500 V,VCC=15 V) 1 — — 10 µA†〔注①〕
IHV_OFF-MODE off 模式激活时 HV 脚电流(VHV=400 V) 1 — — 8 mA/µA〔存疑②〕

6.2 供电部分(Supply Section)

符号 参数(测试条件) 脚 Min Typ Max 单位
VCC_ON 开启阈值(VCC 上升) 10 15.3 15.8 16.3 V
VCC_ON 开启阈值(VCC 上升)(NCP1399AL、AM、AR、AS) 10 11.5 12.0 12.3 V
VCC_OFF 开启后最低工作电压 10 9.0 9.5 10 V
VCC_RESET 内部逻辑复位电平 10 5.8 6.6 7.2 V
VCC_INHIBIT ISTART1→ISTART2 转换电平 10 0.40 0.80 1.25 V
VCC_ON_BLANK 达到 VCC_ON 后至产生 DRV 脉冲的延迟 10 100 125 150 ms
ICC_OFF-MODE off 模式控制器供电电流,VCC=VCC_ON−0.2 V(除 NCP1399AG) 10, 11 10 27 40 µA†
ICC_SKIP-MODE 跳模式供电电流,VCC=15 V(NCP1399AA, BA, AC, AH, AI, AK, AM, AN, AP, AR, AS) 10, 11 580 750 900 µA†
ICC_SKIP-MODE (NCP1399AF, AG, AJ, AT) 10, 11 500 670 820 µA†
ICC_SKIP-MODE (NCP1399AL) 10, 11 500 710 890 µA†
ICC_LATCH 锁定关断模式供电电流,VCC=VCC_ON−0.2 V(除 NCP1399AI, AN, AP) 10, 11 330 490 600 µA†
ICC_AUTOREC 自恢复模式供电电流,VCC=VCC_ON−0.2 V(除 NCP1399AF, AT) 10, 11 300 490 600 µA†
ICC_OPERATION 正常工作供电电流,fsw=100 kHz,Cload=1 nF,VCC=15 V 10, 11 4.0 5.4 7.0 mA

6.3 自举部分(Bootstrap Section)

符号 参数(测试条件) 脚 Min Typ Max 单位
VBOOT_ON 浮动部分启动电压(注 5) 16, 15 8 9 10 V
VBOOT_OFF 浮动部分关断电压 16, 15 7.2 8.2 9.0 V
IBOOT1 上管驱动消耗,无 DRV 脉冲 16, 15 30 75 130 µA†
IBOOT2 上管驱动消耗,Cload=1 nF〔注③〕接于脚 13 与 15 间,fsw=100 kHz,HB 接 GND 16, 15 1.30 1.65 2.00 mA

6.4 HB 放电(HB Discharger)

符号 参数(测试条件) 脚 Min Typ Max 单位
IDISCHARGE1 HB 灌电流能力,VHB=30 V 15 5 — — mA
IDISCHARGE2 HB 灌电流能力,VHB=VHB_MIN 15 1 — — mA
VHB_MIN IDISCHARGE 由 2 mA 变为 0 mA 时的 HB 电压 15 — — 10 V

6.5 遥控输入 – NCP1399By(Remote Input)

符号 参数(测试条件) 脚 Min Typ Max 单位
VREM_ON 遥控脚电压低于此值解除 off 模式(VREM 下降) 4 1.0 1.5 2.0 V
VREM_OFF 遥控脚电压高于此值激活 off 模式(VREM 上升) 4 7.2 8.0 8.8 V
tREM_TIMER 遥控定时器时长 4 80 100 120 ms
IREM_LEAK 遥控输入漏电流(VREM=10 V) 4 — 0.02 1.00 µA†
RSW_REM 内部遥控下拉开关电阻(VREM=8 V) 4 3 — 7 kΩ

6.6 遥控控制 – NCP1399Ay(off 模式经 FB 脚检测,NCP1399AG 除外)

符号 参数(测试条件) 脚 Min Typ Max 单位
VFB_REM_ON FB 脚电压高于此值解除 off 模式(VFB 上升) 5 1.5 2.0 2.5 V
VFB_REM_OFF FB 脚电压低于此值激活 off 模式(VFB 下降) 5 0.36 0.40 0.44 V
IFB_REM_BIAS off 模式期间 FB 脚上拉偏置电流 5 1.0 2.3 4.0 µA†

6.7 驱动输出(Driver Outputs)

符号 参数(测试条件) 脚 Min Typ Max 单位
tr 输出电压上升时间(CL=1 nF,输出信号 10–90%) 12, 14 20 45 80 ns
tf 输出电压下降时间(CL=1 nF,输出信号 10–90%) 12, 14 5 30 50 ns
ROH 拉(源)电阻 12, 14 4 16 32 Ω
ROL 灌(sink)电阻 12, 14 1 5 11 Ω
IDRVSOURCE 输出高电平短路脉冲电流(VDRV=0 V,PW≤10 ms〔注④〕) 12, 14 — 0.5 — A
IDRVSINK 输出短路脉冲电流(VDRV=VCC,PW≤10 ms〔注④〕;原文两行均印 “Output high”) 12, 14 — 1 — A
IHV_LEAK 高压脚对 GND 漏电流 14, 15, 16 — — 5 µA†

6.8 死区产生(Dead-time Generation)

符号 参数(测试条件) 脚 Min Typ Max 单位
tDEAD_TIME_MAX 未收到 dV/dt 下降/上升沿时的最大死区值 12, 14 720 800 880 ns
NDT_MAX 进入故障所需 DT_MAX 事件数(NCP1399AA, BA, AH, AK, AL, AR) 12, 14, 16 — 8 — —
NDT_MAX 进入故障所需 DT_MAX 事件数(NCP1399AC, AF, AG, AI, AJ, AM, AN, AP, AS, AT) 12, 14, 16 — 16 — —

6.9 dV/dt 检测器(dV/dt Detector)

符号 参数(测试条件) 脚 Min Typ Max 单位
PdV/dt_th VBOOT 脚正压摆率阈值,超过则产生自动死区结束信号 16 — 210 — V/µs†
NdV/dt_th VBOOT 脚负压摆率阈值,超过则产生自动死区结束信号 16 — 210 — V/µs†

6.10 PFC MODE 输出与 P ON/OFF 调节(PFC MODE Output and P ON/OFF Adjust)

符号 参数(测试条件) 脚 Min Typ Max 单位
VPFC_M_BO VFB<VP ON/OFF 时 PFC MODE 输出电压(从 PFC MODE 输出灌 1 mA) 9 5.75 6.00 6.25 V
VPFC_M_ON VFB>VP ON/OFF 时 PFC MODE 输出电压(从 PFC MODE 输出灌 10 mA) 9 VCC−0.4 — — V
IPFC_M_LIM PFC MODE 输出限流(VPFC MODE<2 V) 9 0.7 1.2 1.85 mA
tP ON/OFF_TIMER VFB 跌破 VP ON/OFF 后,PFC MODE 由 VPFC_M_ON 过渡到 VPFC_M_BO 的延迟 5, 8, 9 9.4 — 10.9 s
IP ON/OFF 上拉电流源(注 4) 8 18 20 22 µA†
P ON/OFFHYST P ON/OFF 比较器迟滞 – P ON/OFF 脚电压的百分比电平 5, 8, 9 80 100 120 %

6.11 OVP/OTP

符号 参数(测试条件) 脚 Min Typ Max 单位
VOVP OVP 阈值(VOVP/OTP 上升) 7 2.35 2.50 2.65 V
VOTP OTP 阈值(VOVP/OTP 下降) 7 0.76 0.80 0.84 V
IOTP 供外部 NTC 的 OTP/OVP 脚源电流 – 正常工作期间 7 90 95 100 µA†
IOTP_BOOST 供外部 NTC 的 OTP/OVP 脚源电流 – 启动期间 7 180 190 200 µA†
tOVP_FILTER OVP 比较器内部滤波 7 32 37 44 ms
tOTP_FILTER OTP 比较器内部滤波 7 200 330 500 ms
tBLANK_OTP 启动期 OTP 输入消隐(NCP1399AA, BA, AK, AR) 7 7.3 8.0 8.7 ms
tBLANK_OTP 启动期 OTP 输入消隐(NCP1399AC, AF, AG, AH, AI, AJ, AL, AM, AN, AP, AS, AT) 7 14 16 18 ms
VCLAMP_OVP/OTP_1 OVP/OTP 脚钳位电压 @ IOVP/OTP=0 mA 7 1.0 1.2 1.4 V
VCLAMP_OVP/OTP_2 OVP/OTP 脚钳位电压 @ IOVP/OTP=1 mA 7 1.8 2.4 3.0 V

6.12 启动时序参数(Start-up Sequence Parameters)

符号 参数(测试条件) 脚 Min Typ Max 单位
tTON_MAX 最大导通时间钳位(NCP1399AA, BA, AK, AL, AR) 12, 14 7.3 7.7 8.4 µs†
tTON_MAX 最大导通时间钳位(NCP1399AC, AG, AI, AM, AN, AP) 12, 14 10.6 11.2 12.1 µs†
tTON_MAX 最大导通时间钳位(NCP1399AF, AJ, AS, AT) 12, 14 15.2 16.3 17.8 µs†
tTON_MAX 最大导通时间钳位(NCP1399AH) 12, 14 8.8 9.5 10.5 µs†
t1st_MLOWER_TON 首个 Mlower DRV 导通时长(NCP1399AA, BA, AC, AG, AH, AI, AK, AL, AM, AN, AP, AR, AS, AT) 12 4.7 4.9 5.4 µs†
t1st_MLOWER_TON 首个 Mlower DRV 导通时长(NCP1399AF, AJ) 12 9.3 10 11 µs†
t1st_MUPPER_TON 首个 Mupper DRV 导通时长(NCP1399AM) 14 0.44 0.50 0.57 µs†
t1st_MUPPER_TON 首个 Mupper DRV 导通时长(NCP1399AR) 14 0.15 0.20 0.25 µs†
t1st_MUPPER_TON 首个 Mupper DRV 导通时长(NCP1399AA, BA, AC, AG, AH, AI, AK, AL, AN, AP, AT) 14 0.72 0.79 0.88 µs†
t1st_MUPPER_TON 首个 Mupper DRV 导通时长(NCP1399AS) 14 2.07 2.30 2.53 µs†
t1st_MUPPER_TON 首个 Mupper DRV 导通时长(NCP1399AF, AJ) 14 0.99 1.10 1.21 µs†
tSS_INCREMENT 软启动期导通时间增量(NCP1399AA, BA, AC, AG, AH, AI, AK, AL, AM, AN, AP, AR, AT) 12, 14 17 20 22 ns
tSS_INCREMENT 软启动期导通时间增量(NCP1399AS) 12, 14 37 40 44 ns
tSS_INCREMENT 软启动期导通时间增量(NCP1399AF, AJ) 12, 14 75 80 88 ns
KSS_INCREMENT 软启动增量分频比(NCP1399AA, BA, AK, AS) 12, 14 — 4 — —
KSS_INCREMENT 软启动增量分频比(NCP1399AL) 12, 14 — 2 — —
KSS_INCREMENT 软启动增量分频比(NCP1399AC, AF, AG, AH, AI, AJ, AM, AN, AP, AR, AT) 12, 14 — 8 — —
tWATCHDOG 启动相位未完成时重启 IC 的时长 12, 14 0.45 0.50 0.55 ms

6.13 反馈部分(Feedback Section)

符号 参数(测试条件) 脚 Min Typ Max 单位
RFB FB 脚内部上拉电阻 5 15 18 25 kΩ
KFB VFB 至内部电流设定点分压比 5 1.92 2.00 2.08 —
VFB_REF FB 脚内部电压基准 5 4.60 4.95 5.30 V
VFB_CLAMP 导通时间比较器 FB 输入(折算到外部 FB 脚电压)的内部钳位 5 4.4 4.6 4.8 V
VFB_SKIP_IN 进入跳模式的反馈电压阈值(NCP1399By 版,注 2) 5 0.44 0.50 0.56 V
VFB_SKIP_HYST 跳模式比较器迟滞(NCP1399AR) 5 638 730 862 mV
VFB_SKIP_HYST 跳模式比较器迟滞(NCP1399AA, BA, AC, AG, AH, AK, AM, AP, AS) 5 130 160 200 mV
VFB_SKIP_HYST 跳模式比较器迟滞(NCP1399AF, AJ, AL, AT) 5 105 140 175 mV
VFB_SKIP_HYST 跳模式比较器迟滞(NCP1399AI, AN) 5 0 23 50 mV
t1st_MLOWER_SKIP FB 越过 VFB_SKIP_IN+VFB_SKIP_HYST 阈值时首个 Mlower 脉冲导通时长(NCP1399AA, BA, AK, AL) 5, 12 0.95 1.05 1.15 µs†
t1st_MLOWER_SKIP (NCP1399AC, AG, AI, AM, AN, AP, AS) 5, 12 1.8 1.9 2.1 µs†
t1st_MLOWER_SKIP (NCP1399AF, AJ, AT) 5, 12 1.08 1.20 1.32 µs†
t1st_MLOWER_SKIP (NCP1399AR) 5, 12 1.89 2.05 2.31 µs†
t1st_MLOWER_SKIP (NCP1399AH) 5, 12 2.1 2.4 2.7 µs†
V1st_MUPPER_SKIP FB 越过阈值后首个 Mupper 脉冲期间内部 FB 电平削减量(NCP1399AR)(注 3) 5, 6, 14 — 500 — mV
V1st_MUPPER_SKIP (NCP1399AA, BA, AC, AG, AI, AK, AL, AM, AN, AP, AS)(注 3) 5, 6, 14 — 150 — mV
V1st_MUPPER_SKIP (NCP1399AF, AJ, AT)(注 3) 5, 6, 14 — 100 — mV
V1st_MUPPER_SKIP (NCP1399AH)(注 3) 5, 6, 14 — 0 — mV

6.14 跳模式输入 – NCP1399Ay 版(Skip Input)

符号 参数(测试条件) 脚 Min Typ Max 单位
ISKIP 内部 Skip 脚电流源 4 48 50 52 µA†
CSKIP_LOAD_MAX skip 脚电压滤波最大负载电容(注 3) 4 — — 10 nF

6.15 电流检测输入部分(Current Sense Input Section)

符号 参数(测试条件) 脚 Min Typ Max 单位
tpd_CS 导通时间比较器至 Mupper 驱动关断的延迟(VFB=2.5 V,VCS 以 100 ns 上升沿由 −2.5 V 升至 2.5 V) 5, 6 — — 250 ns
ICS_LEAKAGE 电流检测输入漏电流(VCS=±3 V) 6 — — ±1 µA†
VCS_OFFSET 电流检测输入失调电压(NCP1399AA, A, AC, AG, AH, AI, AK, AL, AM, AN, AP, AR, AS) 6 160 200 240 mV
VCS_OFFSET 电流检测输入失调电压(NCP1399AF, AJ, AT) 6 110 150 190 mV
tLEB 导通时间比较器输出的前沿消隐时间 5, 6, 14 360 440 540 ns

6.16 故障与自恢复定时器(Faults and Auto-Recovery Timer)

符号 参数(测试条件) 脚 Min Typ Max 单位
tFB_FAULT_TIMER FB 故障定时器时长(NCP1399AA, BA, AK, AL, AR) — 160 200 240 ms
tFB_FAULT_TIMER FB 故障定时器时长(NCP1399AC, AF, AG, AI, AJ, AM, AN, AP, AS, AT) — 80 100 120 ms
tFB_FAULT_TIMER FB 故障定时器时长(NCP1399AH) — 240 300 360 ms
NFB_FAULT_COUNTER 确认 FB 故障所需 DRV 脉冲数 — — 1000 — —
VFB_FAULT 检出 FB 故障时的 FB 电压 5 4.5 4.7 4.9 V
NCS_FAULT_COUNTER 确认 CS 故障所需 CS_fault 比较器脉冲数 — — 5 — —
VCS_FAULT 检出 CS 故障时的 CS 电压(NCP1399AA, BA, AC, AF, AH, AI, AK, AL, AM, AN, AP, AR, AS, AT) 6 2.5 2.7 2.9 V
VCS_FAULT (NCP1399AG) 6 3.2 3.4 3.6 V
VCS_FAULT (NCP1399AJ) 6 1.85 2.00 2.15 V
tA-REC_TIMER 自恢复时长(所有故障条件共用的定时器)(NCP1399AA, BA, AC, AG, AH, AJ, AK, AL, AM, AP, AR, AS) — 0.8 1 1.2 s
tA-REC_TIMER 自恢复时长(NCP1399AI, AN) — 1.6 1.9 2.4 s

6.17 Brown-out 保护(Brown-Out Protection)

符号 参数(测试条件) 脚 Min Typ Max 单位
VBO Brown-out 关断阈值 3 0.965 1.000 1.035 V
IBO Brown-out 迟滞电流(VVBULK/PFC_FB<VBO) 3 4.3 5.0 5.4 µA†
VBO_HYST Brown-out 比较器迟滞 3 5 12 25 mV
IBO_BIAS Brown-out 输入偏置电流 3 — — 0.05 µA†
tBO_FILTR BO 滤波时长 3 10 20 30 ms

6.18 斜坡补偿(Ramp Compensation)

符号 参数(测试条件) 脚 Min Typ Max 单位
RCGAIN 斜坡补偿增益(NCP1399AA, BA, AC, AF, AG, AK, AM, AP, AR, AT) — 58 82 108 mV/µs†
RCGAIN 斜坡补偿增益(NCP1399AI, AN) — 82 110 131 mV/µs†
RCGAIN 斜坡补偿增益(NCP1399AJ) — 92 125 150 mV/µs†
RCGAIN 斜坡补偿增益(NCP1399AH) — 107 149 168 mV/µs†
RCGAIN 斜坡补偿增益(NCP1399AL) — 116 166 185 mV/µs†
RCGAIN 斜坡补偿增益(NCP1399AS) — 34 47 58 mV/µs†
tRC_SHIFT 斜坡补偿时间移位 — — 0.6 — µs†

6.19 热关断保护(Temperature Shutdown Protection)

符号 参数(测试条件) 脚 Min Typ Max 单位
TTSD 热关断温度(TJ 上升)(NCP1399AA, BA, AH, AK, AR) — — 124 — °C
TTSD 热关断温度(TJ 上升)(NCP1399AC, AF, AG, AI, AJ, AL, AM, AN, AP, AS, AT) — — 137 — °C
TTSD_HYST 热关断迟滞 — — 30 — °C

〔译注:§10.13 正文称“热关断 150 ℃”,与特性表 TTSD(124/137 ℃)不一致,以特性表为准。〕

电气特性表通用脚注(原文各页页脚):注 2:NCP1399Ay 版本可外部调节跳模式(阈值)。注 3:由设计保证(Guaranteed by design)。注 4:P ON/OFF 脚最小阻抗为 1 kΩ(原文文本层作 “1 kW”)。注 5:自举二极管串联最小电阻为 3.3 Ω(原文作 “3.3 W”)。另每页页脚有:“所列测试条件下的产品参数性能由电气特性表给出;在不同条件下工作时,电气特性表所载不再代表产品性能。”

§6 存疑点注释:① ISTART_OFF 文本层单位 “mA”——500 V 下 10 mA 漏流对应芯片内 5 W 耗散,物理不可能,且特性页将“极低漏流”列为卖点,判定为 µA(图 5 曲线量级 0.05~0.30 µA);② IHV_OFF-MODE 文本层 “8 mA”,off 模式期间 HV 源以 DSS 方式周期供电,该参数原文未写明取平均还是峰值,又无对应曲线可核,8 µA/8 mA 均无法确证,存疑;③ IBOOT2 测试条件 “Cload=1 nF 接于脚 13 与 15 间”——13 脚为 NC 缺脚,按上管驱动结构疑为脚 14(MUPPER)与 15(HB)之间,照原文载入并存疑;④ IDRVSOURCE/IDRVSINK 条件 “PW≤10 ms”——短路脉冲电流测量惯例为 µs 级,疑同 μ→m 现象(10 µs);且第二行条件为 VDRV=VCC,按测量原理应为 “Output low”,原文两行均印 “Output high”。

7. IC 选项(IC OPTIONS,原文两张表,此处合并为单表,全部数据保留)

选项 FB 故障 FB 故障源 累计 FB 定时/计数器 CS_FAULT TON_MAX 故障 OVP 故障 OTP 故障 软启动时序 PFC_MODE 跳模式 死区控制 死区故障 OFF 模式版本 OFF 模式状态 BO 状态 斜坡补偿 P ON/OFF 上拉
NCP1399AA 自恢复 定时器 NO 自恢复 自恢复 锁定 自恢复 ON ON ZVS 或 DT_maxᵃ 自恢复 Active OFF ON ON —ᵇ ON
NCP1399BA 自恢复 定时器 NO 自恢复 自恢复 锁定 自恢复 ON ON ZVS 或 DT_maxᵃ 自恢复 Active ON ON ON —ᵇ ON
NCP1399AC 自恢复 定时器 NO 自恢复 OFF 锁定 锁定 ON ON ZVS 或 DT_maxᵃ 自恢复 Active OFF ON ON —ᵇ ON
NCP1399AF 锁定 定时器 NO 锁定 锁定 锁定 锁定 ON OFF ZVS 或 DT_maxᵃ OFF Active OFF ON ON —ᵇ ON
NCP1399AG 自恢复 定时器 NO 自恢复 OFF 锁定 自恢复 ON OFF ZVS 或 DT_maxᵃ 自恢复 — OFF ON —ᵇ ON
NCP1399AH 自恢复 定时器 NO 自恢复 自恢复 锁定 自恢复 ON ON ZVS 或 DT_maxᵃ OFF Active OFF ON ON —ᵇ ON
NCP1399AI 自恢复 定时器 NO 自恢复 自恢复 自恢复 自恢复 ON ON ZVS 或 DT_maxᵃ 自恢复 Active OFF ON ON —ᵇ ON
NCP1399AJ 自恢复 定时器 NO 自恢复 自恢复 锁定 锁定 ON OFF ZVS 或 DT_maxᵃ OFF Active OFF ON ON 无斜坡移位ᵇ ON
NCP1399AK 自恢复 定时器 NO 自恢复 自恢复 锁定 自恢复 ON OFF ZVS 或 DT_maxᵃ 自恢复 Active OFF ON ON —ᵇ ON
NCP1399AL 自恢复 定时器 NO 自恢复 自恢复 锁定 自恢复 ON ON ZVS 或 DT_maxᵃ OFF Active OFF ON ON —ᵇ ON
NCP1399AM 自恢复 定时器 NO 自恢复 OFF 锁定 锁定 ON ON ZVS 或 DT_maxᵃ OFF Active OFF ON ON —ᵇ ON
NCP1399AN 自恢复 定时器 NO 自恢复 OFF 自恢复 自恢复 ON ON ZVS 或 DT_maxᵃ OFF Active OFF ON ON —ᵇ ON
NCP1399AP 自恢复 定时器 NO 自恢复 OFF 自恢复 自恢复 ON ON ZVS 或 DT_maxᵃ OFF Active OFF ON ON —ᵇ ON
NCP1399AR 自恢复 定时器 NO 自恢复 自恢复 锁定 自恢复 ON ON ZVS 或 DT_maxᵃ 自恢复 Active OFF ON ON —ᵇ ON
NCP1399AS 自恢复 定时器 NO 自恢复 OFF 锁定 锁定 ON ON ZVS 或 DT_maxᵃ OFF Active OFF ON ON —ᵇ ON
NCP1399AT 锁定 定时器 NO 锁定 锁定 锁定 锁定 ON OFF ZVS 或 DT_maxᵃ OFF Active OFF ON ON —ᵇ ON

ᵃ ᵇ 原表此两格为跨行合并单元格:“ZVS or DT_max”(死区控制列)与 “Without ramp shift”(斜坡补偿状态列)在文本层中锚定于 AJ/AK 行附近,实际覆盖行范围无法从文本提取恢复,以原 PDF 版式为准;“—ᵇ” 表示原表该格为空、受合并单元格影响。

8. 订购信息(ORDERING INFORMATION)

在产型号(封装均为 SOIC-16,Pb-Free,包装均为 2500 只/编带卷盘 Tape & Reel):NCP1399AADR2G(印字 NCP1399AA)、NCP1399BADR2G(BA)、NCP1399ACDR2G(AC)、NCP1399AFDR2G(AF)、NCP1399AGDR2G(AG)、NCP1399AIDR2G(AI)、NCP1399AMDR2G(AM)、NCP1399ANDR2G(AN)、NCP1399APDR2G(AP)、NCP1399ARDR2G(AR)、NCP1399ATDR2G(AT)。

DISCONTINUED(停产,注 6):NCP1399AHDR2G(AH)、NCP1399AJDR2G*(AJ)、NCP1399AKDR2G(AK)、NCP1399ALDR2G*(AL)、NCP1399ASDR2G(AS)——封装与包装同上;*Available upon request(可联系索取)。

注 6:DISCONTINUED 器件不推荐用于新设计;请联系 onsemi 代表获取信息,最新信息见 www.onsemi.com。†:编带卷盘规格(含元件方向与卷盘尺寸)见 onsemi《Tape and Reel Packaging Specifications Brochure》BRD8011/D。

印字标记图(Marking Diagram):NCP1399xy / AWLYWWG——NCP1399=器件代码;xy=器件选项;A=装配地;WL=晶圆批号;Y=年;WW=周;G=无铅封装。

9. 典型特性曲线(TYPICAL CHARACTERISTICS,图 5~36 逐图;横轴均为温度 −55~+125 ℃)

图 标题(译文) 图 标题(译文)
图 5 ISTART_OFF(关态漏电流)– 温度 图 6 VCC_INHIBIT – 温度
图 7 ISTART1 – 温度 图 8 ISTART2 – 温度
图 9 VCC_OFF – 温度 图 10 VCC_ON – 温度
图 11 VCC_RESET – 温度 图 12 ICC_SKIP-MODE(跳模式供电电流)– 温度
图 13 ICC_AUTOREC(自恢复供电电流)– 温度 图 14 ICC_OPERATION(正常工作供电电流)– 温度
图 15 ICC_LATCH(锁定模式供电电流)– 温度 图 16 ICC_OFF-MODE(off 模式供电电流)– 温度
图 17 VBOOT_ON – 温度 图 18 VBOOT_OFF – 温度
图 19 IBOOT2 – 温度 图 20 VCLAMP_OVP/OTP_1 – 温度
图 21 VOTP – 温度 图 22 VOVP – 温度
图 23 IOTP – 温度 图 24 RFB(FB 上拉电阻)– 温度
图 25 tON_MAX(最大导通时间)– 温度 图 26 VCS_OFFSET(CS 失调电压)– 温度
图 27 tpd_CS(CS 传播延迟)– 温度 图 28 VCS_FAULT – 温度
图 29 VBO – 温度 图 30 IBO – 温度
图 31 VFB_FAULT – 温度 图 32 ISKIP – 温度
图 33 RCGAIN(斜坡补偿增益)– 温度 图 34 IDISCHARGE1 – 温度
图 35 ROH(驱动源电阻)– 温度 图 36 ROL(驱动灌电阻)– 温度

(第 13~18 页共 32 幅温漂曲线,设计边缘工况时务必对照查阅。)

10. 功能描述(FUNCTIONAL DESCRIPTION)

10.1 基于高压启动电流源的 VCC 管理(图 37)

NCP1399 设高压启动电流源,实现快速启动与极低待机功耗。系统提供两级启动电流(ISTART1 与 ISTART2),在 VCC 与 GND 脚短路时保证安全。此外 HV 启动电流源内置专用过温保护,防止应用中的任何失效模式损坏 IC。HV 源主要依据 VCC 电平使能/禁止;也可由 BO_OK 上升沿、自恢复定时器结束、REMote(遥控)与 TSD 结束事件使能;在 IC 启动前给 VCC 电容充电。 VCC 达到 VCC_ON 阈值后控制器禁止 HV 源(图 37);应用随后开始运行,正常与跳模式期间由辅助绕组维持偏置。当辅助绕组供电不足以把 VCC 维持在 VCC_OFF 以上时,IC 进入动态自供电(DSS)模式——VCC 在 VCC_ON 与 VCC_OFF 之间循环(VCC 电压上升期间输出端无驱动脉冲)。低压控制器进入 off 模式或故障模式时 HV 源同样工作于 DSS:VCC 在两阈值间循环、不发驱动脉冲,等待退出 off 模式或锁定模式。各运行条件/模式下的 VCC 管理见图 61~65。HV 源还有独立过温保护:芯片温度达 130 ℃ 时限制 ISTART2 电流,防止芯片温度继续上升。〔译注:原文此句 “Istart2 will be progressively to prevent…” 缺谓语,按上下文应为 progressively reduced(渐进限流);§10.13 又称该独立保护动作点为 150 ℃,原文两处不一致。〕

图 37 VCC 管理块内部连接(翻拍自手册)

10.2 Brown-out 保护 – VBULK/PFC FB 输入(图 38,式 eq.1~eq.4)

LLC 谐振腔总按特定母线电压范围设计;低于最小母线电压运行会使功率级电流与温度应力过大。NCP1399 设 VBULK/PFC FB 输入,精确设定母线开启/关断电平。图 38 内部电路监测高压母线:高阻电阻分压器(Rupper、Rlower)把母线电压分压送到 VBULK/PFC FB 脚。电流阱 IBO 在母线开启电平(Vbulk_ON)以下激活,故 Vbulk_ON 高于仅按分压比确定的值;反之内部 BO_OK 信号为高(应用运行中)时 IBO 关断,母线关断电平(Vbulk_OFF)则由 BO 比较器基准直接作用于分压器得出——优点是 Vbulk_OFF 精度不受 IBO 电流阱容差影响。两电平按下列方程计算。IBO 导通时(eq.1): $$V_{BO}+V_{BOhyst}=V_{bulk\_ON}\cdot\frac{R_{lower}}{R_{lower}+R_{upper}}-I_{BO}\cdot\frac{R_{lower}\cdot R_{upper}}{R_{lower}+R_{upper}}\tag{eq.1}$$ IBO 关断时(eq.2): $$V_{BO}=V_{bulk\_OFF}\cdot\frac{R_{lower}}{R_{lower}+R_{upper}}\tag{eq.2}$$ 从 eq.2 解出 Rlower 代入 eq.1,得所需 Rupper(eq.3、eq.4): $$R_{lower}=\frac{\dfrac{V_{bulk\_ON}\cdot V_{BO}}{V_{bulk\_OFF}}-V_{BO}-V_{BOhyst}}{I_{BO}\cdot\left(1-\dfrac{V_{BO}}{V_{bulk\_OFF}}\right)}\tag{eq.3}$$ $$R_{upper}=R_{lower}\cdot\frac{V_{bulk\_OFF}-V_{BO}}{V_{BO}}\tag{eq.4}$$ 变量定义:V_BO=BO 比较器基准(=VBO,1.000 V typ);V_BOhyst=BO 比较器迟滞(=VBO_HYST,12 mV typ);I_BO=Brown-out 迟滞电流阱(=IBO,5.0 µA typ);Vbulk_ON/Vbulk_OFF=母线开启/关断电平;Rupper/Rlower=母线分压器上/下臂电阻。 注意:启动相位(VCC 从低于 VCC_RESET 向 VCC_ON 上升)期间 VBULK/PFC FB 脚被内部开关下拉——保证 IC 开始运行之前该脚电压不会爬升;VCC 越过 VCC_ON 后激活 IBO 迟滞电流阱、关断 BO 放电开关,脚电压按分压器信息自然爬升,BO 比较器据此授权或禁止 LLC 级运行。IBO 迟滞电流小,可加大分压电阻、降低轻载功耗;但高阻分压器对高压开关走线的容性耦合噪声敏感——故在 BO 比较器后设有滤波(tBO_FILTR)以提高噪声免疫;尽管有内部滤波,仍建议分压电阻良好布局,并在 VBULK/PFC 脚加小外部滤波电容以实现精确 BO 检测。母线高压分压器也可被 PFC 前级控制器复用为反馈检测网络(图 38);PFC 与 LLC 共享分压器可进一步降低 off 模式与空载损耗——NCP1399 的 PFC MODE 脚在轻载、off 模式或故障模式期间切断 PFC 级偏置,还可控制外部高压开关在 off 模式期间把分压器从母线断开,空载功耗进一步下降。

图 38 Brown-out 保护块内部连接(翻拍自手册)

10.3 过压与过温保护(图 39)

图 39 OVP/OTP 输入内部连接(翻拍自手册)

OVP/OTP 脚是专用输入,以简单低成本方式实现适配器应用所需的两项关键保护:过压(OVP)与过温(OTP);两者按 IC 版本可为锁定式或自恢复式。该脚有两个检测阈值(VOVP 与 VOTP),界定无故障窗口:输入电压在窗口内时控制器正常运行;越出窗口(经滤波延时后)控制器停机——按版本锁定关断或启动自恢复定时器,并记录触发阈值(VOTP 或 VOVP)。内部电流源 IOTP 允许用单只负温度系数(NTC)热敏电阻简单实现 OTP;由 Vclamp 与 Rclamp 构成的有源软钳位防止 IOTP 上拉时 OVP/OTP 脚电压达到 VOVP——只有当外部上拉电流超过内部钳位(VCLAMP_OVP/OTP)的下拉能力时,才能把该脚拉到 VOVP 以上触发 OVP。系统内置 tOVP_FILTER 与 tOTP_FILTER 滤波,防止应用噪声和/或布局不良误触发。 启动期间外部滤波电容充电电流可能误触发 OTP——故设 tBLANK_OTP 消隐期,其间 OTP 比较器输出被忽略;为加快 OVP/OTP 脚外接滤波电容 C(OVP_OTP) 充电,IOTP 加倍为 IOTP_BOOST;滤波电容最大 47 nF。OVP/OTP ON 信号在下列事件后置位:首次启动相位中 VCC 超过 VCC_ON(此前 VCC 曾低于 VCC_RESET);收到 BO 块的 BO_OK;自恢复定时器结束并重新启动。IOTP 电流源在下列情况禁止:VCC 跌破 VCC_OFF;BO_OK 变低(市电出现 Brown-out 条件);故障信号激活(自恢复定时开始计数或存在锁定故障);IC 进入跳模式(达到 VFB_SKIP_IN 阈值);IC 进入 off 模式(达到 VREM_OFF 或 VFB_REM_OFF & VCC_OFF)。锁定版 OVP/OTP 在 VCC 于 VCC_ON/VCC_OFF 间循环且驱动器无脉冲时进入锁定保护;须把 VCC 循环降到 VCC_RESET 以下才能重启——这只在市电插头拔下时才会发生。

10.4 SKIP/REM 输入与 Off 模式控制(图 40/41)

图 40 SKIP/REM 输入内部连接(Active ON 版,翻拍自手册)

NCP1399 实现称为 off 模式的超低功耗运行:输出电压在标称值与较低值之间循环(由次级 off 模式控制器如 NCP435x 定义),输出不再稳压到标称值,只维持在足够高的水平,为目标应用的必要电路供电(如笔记本电脑/电视中管理 VCC 的极低功耗微控制器),空载输入功耗可显著降低。两种控制方案——Active ON(NCP1399By 家族)与 Active OFF(NCP1399Ay 家族),区别在于初级控制器启动 off 模式的方式。 Active ON – NCP1399B 家族:By 版的 SKIP/REM 脚仅用于 off 模式控制(内部接 Active ON 控制块),跳模式阈值不可外部调节、只能由 IC 选项内部设定。SKIP/REM 电压超过 VREM_OFF 激活 off 模式,IC 功耗降至仅极低的 HV 脚漏电流(IHV_OFF-MODE)与极低 VCC 脚功耗(ICC_OFF-MODE);跌破 VREM_ON 恢复正常运行(图 40)。off 模式由次级侧 off 模式控制器激活:初级 off 模式控制的辅助偏置由 D2、C1、R1、R2、C2 组成的电路提供;REM 光耦(REM OK)释放后该辅助电源把 SKIP/REM 上拉,应用进入 off 模式,直到次级控制器激活 REM 光耦或 C1 辅助偏置丢失——后者经功率级启动恢复正常。off 模式持续期(数十秒或更长)远长于次级电容补电期(数十毫秒),故空载输入功耗可大幅降低。过载等故障期间次级偏置可能丢失而 C1 仍带电——为此设 REM TIMER 实现快速重启:控制器重启期间消隐 SKIP/REM 输入信息并把该脚下拉 tREM_TIMER 时长,让次级偏置恢复、次级 off 模式控制器得以激活 REM 光耦。此消隐在每次 VCC 到达 VCC_ON 时激活——唯独 IC 以标准方式离开 off 模式且 VCC 已恢复(次级控制器激活了 REM 光耦)时除外。SKIP/REM 消隐激活场合:首次启动相位 VCC 达 VCC_ON(此前 VCC 低于 VCC_RESET);自恢复定时器结束、新启动开始。REM TIMER 保证故障后 tREM_TIMER 内强制恢复运行;空载时不使用它(否则会迫使应用运行满超时时长、增大空载功耗)。off 模式期间 VCC 偏置由 DSS 保证:VCC 在 VCC_ON/VCC_OFF 间循环、保持运行状态。系统全景见图 64。 Active OFF – NCP1399A 家族:Ay 版用 LLC FB 脚电压检测 off 模式(图 41);SKIP/REM 脚内部接跳模式块、兼作 VFB_SKIP_IN 阈值调节脚。次级 off 模式控制器复用 LLC 稳压光耦以降低系统成本。当 LLC FB 被拉到〔译注:原文作 “below VREM_ON threshold”,按 Ay 参数体系应为 VFB_REM_OFF(0.40 V typ),以特性表为准〕以下、同时 VCC 跌破 VCC_OFF 时启动 off 模式。off 模式全程光耦必须保持激活;正常运行期间次级不提供偏置——故名 Active OFF。空载输入功耗略高于 Active ON(因 off 模式期间光耦需偏置)。off 模式激活时断开 LLC FB 上拉电阻,降低 IC 功耗与次级侧驱动光耦所需电流。次级 off 模式控制器释放 FB 后,控制器监测 LLC FB 电平、经正规启动时序(含 VCC 爬到 VCC_ON 与软启动)重启。应用 off 模式期间 HV 启动电流源工作于 DSS(VCC 循环于 VCC_ON/VCC_OFF、记忆运行状态)。全景见图 65。

10.5 PFC MODE 输出与 P ON/OFF 控制脚(图 42)

NCP1399 以 P ON/OFF 与 PFC MODE 两脚按应用实际运行状态禁用/使能 PFC 级〔译注:原文此处引 “Figure 46”,按上下文应为本节图 42;图 46 实为 CS 故障原理图〕。P ON/OFF 脚所接最小阻抗 1 kΩ,故也可经外部逻辑信号禁用/使能 PFC——该选项应与宽输入范围的 LLC 谐振腔设计配合,保证全母线电压范围内 LLC 级正确工作。PFC MODE 输出按 P ON/OFF 输入逻辑状态在 VPFC_M_ON 与 VPFC_M_BO 间切换。PFC MODE 输出三态:1. 控制器启动前被内部 MOSFET 开关下拉——使 VCC 上升期间 VCC 脚电流最小,HV 启动电流源短时供能加速启动/重启;off 模式或保护模式(HV 源 DSS 运行)期间同样下拉,两种场合均降低应用功耗。2. 下拉开关关断、内部稳压器使能,P ON/OFF 为“高”时提供 VPFC_M_BO 基准;内部稳压器含限流(提供 VPFC_M_BO 时限流为 IPFC_M_LIM)。PFC MODE 脚驱动外部小信号高压 MOSFET 开关,保持母线分压器接入——PFC 禁用、LLC 开关工作期间,其 Brown-out 保护系统仍有效。3. 下拉开关关断、内部稳压器切入旁路模式:以最小压差(VPFC_M_ON)把 VCC 接到 PFC MODE 输出——P ON/OFF 为“低”时出现,为 PFC 前级控制器供电。 输出功率电平由内部从实际 FB 脚电压导出;该信息可送入外部比较器与基准比较,再驱动 P ON/OFF 输入——用户可自行设定禁用 PFC 的功率点以提升轻载效率。P ON/OFF 比较器带与设定电平成比例的迟滞(P ON/OFFHYST),克服 PFC 功率级振荡(周期性通/断);**P ON/OFF 定时器(tP ON/OFF_TIMER)**保证从检出 PFC 应关断到 PFC MODE 输出失效之间有足够长的传播延迟——该定时器单向,检出 PFC ON 后立即复位,避免负载或线电压瞬变期间误关 PFC。VCC 至 PFC MODE 旁路开关激活时 PFC MODE 输出电流受限——防止 PFC VCC 去耦电容充电或短路时损坏旁路开关;PFC VCC 去耦电容的最小取值应足够大,以加快 PFC 使能后的启动。

10.6 导通时间调制与反馈环单元(图 43/44)

当今商品化谐振控制器的调频均仅基于输出稳压环反馈:稳压环反馈电压(或电流)驱动压控(或流控)振荡器(VCO/CCO)。该方法的三大缺点:1. 小信号增益-相位特性存在二阶极点→穿越频率更低、电压模式控制下瞬态响应差;与实际初级电流无直接联系——没有输入电压前馈,对线电压瞬变的响应差。2. 需要高精度 VCO/CCO 保证频率调制复现性,fmin/fmax 钳位须逐设计调整→需要调节脚。3. 需专用过载保护系统(占额外脚)保证过载/次级短路期间应用安全。 NCP1399 以电流模式控制一并解决:最佳瞬态响应 + 天然的逐周期过流保护(图 43)。基本原理:设置导通时间(ON-time)比较器,把取自电流检测输入电压的电压斜坡与分压后的反馈脚电压比较,决定上管导通时间;该导通时间再复用为下管导通期——开关频率由实际初级电流与输出负载条件决定。内置 10 ns 最小导通时间分辨率的数字处理保证高噪声免疫。Mupper 开通后导通时间比较器输出经前沿消隐(tLEB)屏蔽——防止 HB 脚电压跳变噪声误触发导通时间调制。

图 43 电流模式控制方案内部连接(翻拍自手册)

电流检测输入的电压信号由外部电路经谐振腔电容 Cs 对初级电流的自然积分预先形成:谐振电容电压经容性分压器(Ccs1、Ccs2、Rcs1、Rcs2)分压后送 CS 输入。分压比完全外部可调,它定义最大反馈电压下达到的最大初级电流——即给定母线电压下变换器的最大输出功率。CS 为双极性输入脚,输入电压摆幅限制在 ±5 V。CS 脚信号内部叠加固定电压偏移,保证反馈光耦工作所需的足够电压裕量——FB 光耦饱和电压约 0.15 V(视型号而定);而 CS 脚用于调频的有效信号从 0 V 摆动——若不加偏移,轻载下电流模式调节无法工作。CS 脚信号还用于次级侧短路检测(见短路保护章节)。 导通时间比较器的第二输入取自 FB 脚电压;该内部 FB 信号还用于:跳模式检测、PFC MODE 控制、off 模式检测(Ay 家族)、过载/FB 开路故障检测。内部上拉电阻保证光耦 LED 偏置减弱(输出负载增大)时 FB 电压上升——FB 越高→导通时间比较器基准越高→Mupper 导通时间越长→输出功率越大。FB 脚设精密电压钳位,在过载与启动期间限制内部 FB 信号。FB 信号先经 FB 处理块按 KFB 比例缩小,限制 CS 输入动态电压范围;再减去斜坡补偿发生器信号,保证电流模式控制稳定;启动期间分压后的内部 FB 信号被软启动发生器输出电压覆盖。变换器实际工作频率由 CS 与 FB 输入信号共同定义(图 44):在死区(DT)结束的 A 点,控制器激活 Mupper;频率处理块以 10 ns 分辨率递增导通时间计数器,直至内部 CS 信号越过内部 FB 设定点(B 点);随后控制器插入 DT 防直通,DT 结束于 C 点、激活 Mlower;导通时间处理块把计数器递减到零——D 点关断 Mlower、再入 DT。Mlower 与 Mupper 由此获得完美的 50% 占空比对称。FB 电压升高(输出电流增大)时 Mupper 导通时间自然增长、工作频率下降——序列 E。

图 44 导通时间调制原理(翻拍自手册)

某些情况下谐振电容电压(进而 CS 电压)会失衡——如满载转空载且跳模式未用或未调好时:导通时间比较器输出连续多个周期保持有效,电流模式无法运行。为此 NCP1399 内置专用逻辑:重复上一个有效导通时间,直至电流模式运行恢复(CS 信号重新平衡)。

10.7 过载与 FB 开路保护(图 45)

图 45 内部 FB 故障管理(翻拍自手册)

过载保护与 FB 开路检测均经 FB 脚电压监测实现:FB 电压达到最大值并超过 VFB_FAULT 阈值时 FB 故障比较器触发,随后使能故障定时器或计数器(取决于 IC 选项,图 43)。定时器选项下确认期为预选的 tFB_FAULT_TIMER;计数器选项下按 Mupper DRV 脉冲计数定义确认期——确认时间与开关频率相关。FB 故障条件消失即复位定时器/计数器。FB 故障比较器后设数字噪声滤波:激活周期 2 ms、复位/退出周期 20 ms,保证高噪声免疫。另有累计定时器/计数器 IC 选项(可订制):FB 故障条件消失也不复位、记录故障期信息,对 IC 整个工作寿命内的全部 FB 故障事件积分;可经跳模式或 VCC UVLO 事件复位。 FB 故障经定时器/计数器确认后,控制器禁用驱动脉冲、进入保护模式——按 IC 选项锁定或自恢复。自恢复选项附加 tA-REC_TIMER 关断期并经软启动重启:过载时避免应用热失控,过载消失后仍可自动重启。锁定选项保持锁定关断,由 DSS 方式的 HV 启动电流源供电,直至 VCC 跌到 VCC_RESET——即用户重新上电。FB 故障检测框图见图 61/62。

10.8 次级短路检测(图 46)

图 46 CS 故障原理(翻拍自手册)

上述 FB 电压检测保护防范连续过载与 FB 开路:过载时初级电流受导通时间调制天然限制;但输出端子短路时初级电流会增大——此时 NCP1399 仍维持 ZVS 运行,大电流却持续流过功率 MOSFET、变压器绕组与次级整流。NCP1399 设专用次级短路保护系统,能以远快于常规 FB 故障事件的速度关断控制器,限制功率级元件应力。CS 脚信号由专用 CS 故障比较器监测(图 43):CS 故障比较器每次触发即令 CS 故障计数器递增;计数器溢出时控制器进入自恢复或锁定保护模式(依 IC 选项,图 46)。CS 故障比较器连续至少 50 个 Mupper 脉冲未触发时计数器复位——数字滤波提升 CS 故障保护的噪声免疫。

10.9 专用启动时序与软启动(图 47~52)

图 47 启动期以 50% 占空比激励谐振腔时出现的硬开关周期(翻拍自手册)

谐振 SMPS 以 50% 占空比对称激励谐振腔启动时会出现硬开关(图 47)——谐振腔初始条件不利于洁净启动。谐振电容初始电压取决于重启前延迟:重启前延迟很长(如数秒,谐振电容已被功率级漏电放掉)时其电压接近 0 V;短延迟(如周期性开关机)时可在 Vbulk 与 0 V 之间任意取值。启动首几个脉冲期间功率级所见的负载阻抗同样关键:它不仅由谐振腔元件决定,还取决于输出负载条件与实际输出电压。输出带载和/或输出电压低到次级整流管在启动首周期导通时,谐振腔负载阻抗低——谐振频率由谐振电容与谐振(漏)电感决定(此时磁化电感不参与谐振);输出电容已充电且空载启动时,次级整流管每周期均不导通——磁化电感参与,谐振频率低得多。以上事实说明:LLC 洁净、无硬开关、无寄生振荡的启动并不容易,占空比失衡和/或简单地把谐振电容预充到 Vbulk/2 都无法奏效——这些方法只在特定启动条件下有效。 故 NCP1399 实现专利启动时序(图 48/49):任何重启前先把谐振电容放电到 0 V(从跳模式重启除外)。放电由 HB 脚与 IC 地之间接入的内部限流开关实现(图 48)——谐振腔能量在控制器内耗散、无振铃或振荡将谐振电容电压驱至正/负电平;经 HB 脚电压监测判定放电完成,HB 跌破 VHB_MIN 后关断放电开关。启动时序随后使 Mlower 驱动输出激活 Tl1 时长(图 49)——保证自举电容在首个上管脉冲前充满。首个 Mupper 导通期 Tup1 固定、取决于应用参数,可经 IC 选项内部调整。Tup1 结束后释放 Mupper 且不跟随 Mlower 开通;控制器改为等待 Mupper 的新 ZVS 条件,以此实测谐振腔状态;用于测量的 Mlower 消隐期结束后再次激活 Mupper。第二个 Mupper 导通期取决于先前测量结果:1. 若测得“上一 Mupper 关断事件到上管 ZVS 检出”的时间为上一 Mupper 导通期的两倍以上,Mupper 按上一导通期的 3/2 开通;2. 若为两倍以下,按上一导通期开通。启动周期随后取决于前一条件:条件 1 再插一个 Mlower 消隐期;条件 2 插入占空比为上一 Mupper 脉冲 50% 的正常 Mlower 脉冲。专用启动时序在谐振电容放电后进行,排除启动期任何硬开关周期:启动相位首个 Mupper 周期必为非 ZVS 周期(谐振腔无能量准备 ZVS),但此时谐振腔无能量、功率管体二极管不可能流过电流——体二极管硬换流不可能发生。IC 未装入目标应用时不会启动、不发常规驱动脉冲(HB 信号未检出则启动时序无法完成);内置**启动看门狗定时器(tWATCHDOG)**在 IC 无应用上电(台架测试)或启动时序未正确完成时周期性重启启动时序——两次启动尝试之间以 tWATCHDOG 间隔发出首个 Mlower 与首个 Mupper DRV 脉冲。

图 48 专用启动时序前先放掉谐振电容初始电压(翻拍自手册)

图 49 专用启动时序细节(翻拍自手册)

软启动:专用启动时序以上节条件 2 满足为完成标志,随后进入软启动。NCP1399 用软启动计数器与 D/A 转换器实现全数字非线性软启动,由 Mlower 驱动脉冲逐步递增(图 50 框图)。子系统如下:1. 软启动计数器:单向计数器,装载专用启动时序结束时(即上节条件 b〔译注:即条件 2〕出现时)达到的最后一个 Mupper 导通时间值;软启动初期的导通期受首个 Mupper 导通期选择与启动时序处理影响。计数器从该初始导通期向上计到对应 IC 最大导通时间的最大值;每个 Mlower 导通期按软启动增量 tSS_INCREMENT 递增——增量(IC 选项可选)决定软启动时长;需再拉长软启动时,软启动计数器的 Mlower 时钟可经 SS 时钟分频器(KSS_INCREMENT)分频(亦为 IC 选项)。FB 电压跌破 VFB_SKIP_IN 时软启动期终止(计数器装载到最大值)。2. 导通时间计数器:双向计数器,软启动、正常运行或过载条件下作为导通时间调制的主系统计数器:Mupper 导通期间向上计,随后向下计到零——定义 Mlower 导通期,保证两管完美 50% 占空比对称。两种事件把计数方式从向上切到向下:导通时间计数器达到最大导通时间(tTON_MAX),或实际 Mupper 导通期被电流检测输入信息提前终止。3. 最大导通时间比较器:把导通时间计数器值与 tTON_MAX 比较,超限时立即激活锁定(或自恢复)保护模式;控制器最低工作频率也由此同样定义。软启动期间每个开关周期该比较器基准由软启动计数器值装载;软启动运行期间最大导通时间故障信号被忽略。Mupper 导通时间(进而工作频率)由此间接由软启动计数器值定义——导通时间一直增长,直至软启动计数器达到 tTON_MAX 且最大导通时间保护激活,或导通时间比较器接管并覆盖最大导通时间比较器。4. 软启动 D/A 转换器:与软启动计数器递增同步地为导通时间比较器输入生成软启动电压斜坡——软启动期内部 FB 信号被人为拉低再逐渐爬升(图 51);稳压环闭合、输出稳压后软启动不再对导通时间调制起作用。软启动计数器持续计数直到最大值(对应 IC 最大导通时间——即 IC 最低工作频率);D/A 输出随软启动计数器的取值(从其输出数据总线装载)演变。

图 50 软启动块内部实现(翻拍自手册)

软启动期间控制器运行演变:专用启动时序结束时软启动计数器装载最后一个 Mupper 导通时间值;导通时间计数器被释放,从零向上计到等于当前软启动计数值——向上计期间 Mupper 导通;最大导通时间比较器把导通时间计数器切为向下计数;插入死区后激活 Mlower 直到计数器归零。对应 Mlower 导通期内软启动计数器按选定增量递增——下一个 Mupper 导通时间自动拉长,频率自然下降。因频率下降且 Mlower DRV 用作软启动计数器时钟,软启动速度在每个(或每 N 个,N=KSS_INCREMENT)Mlower 驱动脉冲后递减——形成非线性软启动:起始段加快输出充电,接近稳压电平处放缓输出电压斜率。软启动计数器输出总线寻址 D/A 转换器、定义导通时间比较器基准——基准从零非线性上升,直至电流模式调节开始工作;此后 Mupper/Mlower 导通时间改由导通时间比较器(而非最大导通时间比较器)决定;软启动持续到稳压环闭合、导通时间完全受次级稳压器控制;软启动计数器继续计数并饱和于最大值(对应 IC 最低工作频率);软启动计数器值等于 tTON_MAX 时使能最大导通时间故障检测。前述“上一导通时间重复”特性在软启动起始被禁用(此段导通时间比较器输出连续数周期保持高——电流模式调节尚未接管),待电流调制完全工作(导通时间比较器输出在每个 Mupper 导通期内周期性变低)后重新使能。NCP1399 驱动的 LLC 应用典型启动波形见图 52(初级电流-绿、Vout-品红)。

10.10 跳模式运行(Skip Mode Operation,图 53~58)

LLC 谐振变换器中/满载下凭初级 MOSFET 的 ZVS 与次级整流的 ZCS 达到高效率;但常规调频控制下轻/空载效率骤降——轻载维持稳压须把频率较标称负载时大幅升高,驱动损耗与功率级损耗随之增大;且成为轻载初级主要电流成分的磁化电流在谐振腔内环流,尽管向次级传输的能量最小仍产生损耗——故多数谐振控制器在轻载实施跳模式。NCP1399 的专利跳模式兼顾最大轻载效率与低噪声:Ay 家族经 SKIP/REM 调节脚、By 家族经 IC 选项设定进入跳模式的 FB 电压阈值;跳模式比较器只在 Mupper 实际导通期内发出跳模式请求——保证正常→跳模式的转换确定且同步;SKIP/REM 电压(Ay)或内部电平(By)定义 FB 阈值,从而间接定义变换器最高工作频率。每个跳模式突发(burst)开头总以一个确定的导通期激活 Mlower——为随后的 Mupper 脉冲补足自举电容电荷;跳模式期间谐振电容平均电压维持在 Vbulk/2 以下,使首个 Mlower 开通的损耗最小(图 53)。 突发首脉冲必为非 ZVS(谐振腔无磁化能量为下管开通准备 ZVS);谐振电容电压低可降低整个 HB 母线电容(功率管输出电容+HB 走线杂散电容)相关的 C·V² 损耗;但首个 Mlower 开通瞬间谐振电容电压过低会使首个 Mlower 导通期结束时谐振腔电流过小,导致下一个 Mupper 开通非 ZVS——故跳模式前无须把谐振电容放空。这一较低的电容电压要求规定了每个突发结束及正常→跳模式过渡的专门关断时序(图 54):进入跳模式时 Mlower 总是最迟激活,且最迟 Mlower 导通期等于上一 Mupper 脉宽的 3/2——自然使谐振腔失衡、谐振电容平均电压停在 Vbulk/2 以下,为下一突发最优初始化做准备。跳模式过渡后谐振电容电压取决于:跳模式请求发出时的上一 Mupper 导通时间(即实际工作频率)、应用谐振腔元件、最后一个 Mlower 脉冲发起时谐振腔电流。注意:示波器探头接到 HB 脚时会经其电阻给谐振电容放电——空载深度跳模式时尤为明显,探测 HB 时必须计入。 NCP1399 经 FB 电压检测跳模式:跳模式比较器带可调 VFB_SKIP_IN 阈值(Ay 外部可调/By IC 选项内部设定)与固定迟滞 VFB_SKIP_HYST——退出电平即 VFB_SKIP_IN+VFB_SKIP_HYST(图 55)。FB 跌破 VFB_SKIP_IN→控制器禁用驱动、进入低功耗模式;FB 越过 VFB_SKIP_IN+VFB_SKIP_HYST→重启:先以预定义时长(t1st_MLOWER_SKIP)激活 Mlower 补自举电容;死区持续到被 CS 比较器终止,随后发出首个 Mupper 脉冲(其导通时间由导通时间比较器按实际 FB 电压与 CS 信号决定;此首脉冲期间内部 FB 信号经斜坡补偿块被人为削减 V1st_MUPPER_SKIP——降低回跳模式时的初级电流峰值与噪声,削减量经 IC 选项可调)。随后第二个 Mlower 脉冲视应用条件:b1) 若导通时间比较器输出在常规 Mlower 期结束前已变低——第二个 Mlower 导通期等于上一 Mupper 脉宽;b2) 若比较器输出在常规 Mlower 期结束时仍为高——第二个 Mlower 导通期长于上一 Mupper 脉宽并延长到比较器输出变低为止:保证突发运行中谐振电容的自然失衡不致使电流模式丢失(此时应用以不对称占空比工作)。之后再插死区、重复 b);b2) 在一个突发内重复,直到占空比对称度回到 50%(b1 情形);此后关闭不对称运行,直到新的 VFB_SKIP_IN 越限事件(即再次进入跳模式)。突发持续到 FB 再次到达 VFB_SKIP_IN——每个 Mupper 周期都监测;随后插死区、以等于上一 Mupper 脉宽 3/2 的最后一个 Mlower 脉冲收尾,关闭全部非必要块、功耗最小,跳模式比较器监测 FB 等待新突发。图 56 示突发起始的失衡运行:导通时间比较器输出(黄色)为高而 Mlower 导通期已达上一 Mupper 脉宽——Mlower 延长到比较器输出变低为止。 满载突转轻载的快速跳模式过渡:负载电流骤减、频率迅速升高,可造成谐振电容失衡、电流模式丢失(图 57)——NCP1399 因此在导通时间比较器输出在上一 Mupper 导通时间内未变低时,重复上一 Mupper 导通时间。 NCP1399 跳模式系统运行总结:负载缓慢减小时频率升高,系统先自然进入宽突发跳模式(图 58);负载继续减小,突发间关断期变长、每突发脉冲数减少(FB 开始以更低频率触发 VFB_SKIP_IN+VFB_SKIP_HYST);反馈环响应极快的系统空载时可达单脉冲突发——每突发仅一个 Mupper 与两个 Mlower 脉冲;突发首个 Mlower 脉宽由器件选项定义,用于自举电容预充并为下一 Mupper 准备 ZVS;突发总以上一 Mupper 导通期 3/2 时长的 Mlower 脉冲收尾,降低谐振电容电压、准备下一突发初始化。整机跳模式行为受五个因素影响:1. FB 电压跳入阈值设定;2. FB 电压跳模式迟滞;3. 从跳模式返回时首个 Mlower DRV 脉宽;4. 从跳模式返回时首个 Mupper 脉冲的内部 FB 电压削减系数;5. 实际母线电压值。

10.11 高压半桥驱动器(图 59)

驱动器采用传统自举电路,电容补电回路需外接带串联电阻的高压二极管,串联电阻 Rboot 最小 3.3 Ω。图 59 为驱动器部分内部架构:内置上管 UVLO 电路保证上管 MOSFET 有足够 VGS。接 VBOOT 脚的内部 dV/dt 传感器检测 HB 脚电压跳变以设定最佳死区(见自动死区章节)。接 HB 脚的内部高压放电开关在应用启动前对谐振电容放电,电流调节到 IDISCHARGE 电平直至 HB 达 VHB_MIN——保证无论先前状态如何,应用启动条件都一致。如最大额定值所述,BOOT 脚浮动部分可达 620 VDC——使 IC 完全适用于带 400 V PFC 前级的离线应用。

10.12 自动死区调节(图 60)

半桥拓扑必须设死区以防功率管直通(否则过流、高 EMI、损毁应用)。固定死区实现简单但谐振拓扑下并非最优——磁化电流随线/负载条件变化。给定工况下的最佳死区 = 桥臂电压在上下状态间完成跳变所需时间(图 60):它使体二极管导通时间最小、谐振功率级效率最大。其他确定/逼近最佳死区的方法(主变压器辅助绕组、以工作频率调制死区)均需专用调节脚或辅助绕组电压检测。NCP1399 用专门方法:内部检测 VBOOT 脚电压、按实际工况调节最佳死区。接 VBOOT 脚的高压 dV/dt 检测器输出两路内部数字信号,指示相应 MOSFET 关断后 HB 与 VBOOT 脚上发生的 Mupper→Mlower 与 Mlower→Mupper 跳变;相应 dV/dt 传感器输出给出 HB(或 VBOOT)跳变结束信息后,控制器即使能对管。桥脚(HB)上的 ZVS 跳变可能耗时更长甚至不完成——如母线电压极低或发生严重故障时;正确设计的应用中不应出现(另有多种保护)。NCP1399 设最大死区钳位:把驱动关断期限制到 tDEAD_TIME_MAX——时限一到由内部逻辑强制开通相应 MOSFET,无视缺失的 dV/dt 信号。此情形在正常工作中不会出现,器件将其视为故障状态。事件后的后续动作按 IC 选项:1. tDEAD_TIME_MAX 到期强制开通对管、不产生故障;2. tDEAD_TIME_MAX 内未检出 ZVS 条件则锁定关断;3. tDEAD_TIME_MAX 内未检出 ZVS 条件则停止运行、经自恢复期重启。另有 DT 故障计数器选项:须累计 NDT_MAX 次 DT 故障事件才确认 DT 故障。本器件另有固定死区选项:不使用内部 dV/dt 传感器信号,tDEAD_TIME_MAX 直接作为常规死区,DT 故障检测禁用。

10.13 热关断(Temperature Shutdown)

NCP1399 含热关断保护,典型 TSD 迟滞 30 ℃。〔译注:原文正文称“热关断保护于 150 ℃”,与电气特性表 TTSD(NCP1399AA/BA/AH/AK/AR 为 124 ℃,其余为 137 ℃)不一致,以特性表为准。〕温度超过上限阈值时控制器瞬时停止开关、进入功耗极低的 off 模式;VCC 由 DSS 方式的 HV 启动维持,以记忆 TSD 事件信息。温度降到下限阈值以下时,控制器发起完整重启(含软启动)。HV 启动电流源另有独立过温保护:芯片温度超过 150 ℃ 时限制其输出电流,避免 HV 启动硅结构损坏。〔译注:此动作点与 §10.1 所述 130 ℃ 不一致,原文两处矛盾。〕

11. 应用信息(APPLICATION INFORMATION):NCP1399xy 控制器运行时序

以下描述若干典型情形下的控制器运行时序及其间的模式转换,多数时序以 NCP1399By 版描述(最后一段图 65 描述 Ay 版);Ay 版主要行为与 By 相同,仅 off 模式行为(REM 脚功能)不同。

情形 1:应用启动、Brown-out 关断与重启、OVP/OTP 锁定后再重启(图 61):A 点接上市电,控制器 HV 输入得电,HV 启动电流源给 VCC 电容充电至 VCC_ON。B 点 VCC 到 VCC_ON——BO、FB、OVP/OTP 与 PFC MODE 块使能;REM 输入内部下拉 tREM_TIMER,给次级足够的时间恢复正常,并在 LLC 重启后拉低遥控光耦;PFC MODE 输出激活外部高压开关,VBULK/PFC FB 开始接收母线分压;每次 VCC_ON 事件都激活 REM 定时器与 VCC 消隐(保证内部块充分偏置稳定前逻辑忽略所有故障输入)。本次首个 VCC 消隐期后 DRV 未使能——VBULK/PFC FB 电压低于 VBO;故障条件持续期间 IC 保持内部块偏置、以 DSS 方式运行。C 点收到 BO_OK(VBULK/PFC FB 达 VBO)——激活启动电流源补 VCC 电容;VCC 再次到 VCC_ON、又开始 VCC 消隐与 REM 定时器;消隐期结束时无故障,使能 DRV、应用启动。D 点线路与母线电压跌落——BO_OK 变低,LLC DRV 与 OVP/OTP 块偏置禁用;PFC MODE 保持高电平使母线分压器保持接入、BO 块继续监测母线;控制器把 HV 启动电流源置于 DSS 维持各块 VCC,等待 BO_OK。E 点线路/母线回升——达 VBO 后 BO 块给出 BO_OK,激活启动电流源为重启充电。F 点 VCC_ON——OVP/OTP 块得偏置,REM 定时器与 VCC 消隐同时开始;消隐期结束无故障,经正规启动时序与软启动恢复运行。应用正常工作到 G 点 OVP/OTP 输入被上拉——进入锁定关断模式:除反馈块外全部禁用,VCC 管理控制 HV 启动以 DSS 维持足够 VCC、保持锁定状态记忆(插头仍插在市电时)。H 点拔下电源,VCC 跌破 VCC_RESET、低压控制器解除锁定;重新插电即全新启动。

图 61 应用启动、Brown-out 关断与重启、OVP/OTP 锁定后再重启(翻拍自手册)

情形 2:应用启动、Brown-out 关断与重启、输出短路故障自恢复重启(图 62):A~G 点与图 61 相似,区别为:首个 VCC_ON 事件后阻止启动的是跳模式(FB<VFB_SKIP_IN)而非 BO 故障。G 点控制器检出过载(本例为短路——Vout 骤降)而停机:除 FB 块与故障逻辑外全部禁用;HV 启动 DSS 运行维持各内部块偏置;内部自恢复定时器开始计恢复延迟 tA-REC_TIMER。H 点恢复延迟结束——激活 HV 启动电流源为新重启补 VCC。I 点 VCC_ON——各内部块得偏置;VCC 消隐、REM 定时器与 OVP/OTP 消隐同时启动;使能 LLC 运行(含专用启动与软启动)。期间短路已排除——Vout 爬升、FB 环在 LLC 软启动期间接管。

情形 3:启动、跳模式运行、低线检测并重启回跳模式(图 63):A 点接市电、HV 输入得电,HV 源充 VCC 至 VCC_ON。B 点 VCC_ON——BO、FB、OVP/OTP、PFC MODE 块使能;REM 输入下拉 tREM_TIMER;VBULK/PFC FB 接收母线分压;每次 VCC_ON 激活 VCC 消隐。VCC 消隐结束后 DRV 仍不使能——OVP 故障在;一段时间后 OVP 消失,HV 启动电流源使能、为新启动尝试准备 VCC;新 VCC_ON 后放置新 VCC 消隐、OTP 消隐与 REM 定时器;C 点消隐期结束、无故障,授权 DRV。C~D 间带载运行:负载电流减小,FB 环降低初级 FB 电压;D 点 FB 电压跌破 P ON/OFF 脚设定电平——PFC 控制器被禁用(PFC MODE 引脚电压降到 VPFC_M_BO)。E 点负载继续减小、FB 电压达到跳模式阈值——控制器关闭跳模式期间非必需的全部块(FB 块与 VCC 管理除外)以最小化无驱动脉冲时的功耗;输出电压自然下降,FB 环把该变化反映为初级 FB 电压上升;每个跳模式突发期间辅助绕组补 VCC 电容。F 点 FB 达跳出阈值——控制器使能全部块与 LLC DRV,给输出电容补电;跳模式期间 VCC 足够,未激活 HV 启动电流源;每个突发开头激活 OTP 消隐期,屏蔽可能的 OTP 故障。〔注意:VCC 电容须取值足够大,保证跳模式期间 VCC 不跌破 VCC_OFF——否则 By 版会经标准启动时序重启(先充 VCC 到 VCC_ON 再使能驱动)、Ay 版则进入 off 模式(图 65)。〕G 点线路电压下降,但跳模式期间母线电容几乎无消耗(仅控制器补电的突发)、母线缓降——应用继续跳模式若干突发周期。H 点某次突发脉冲期间检出母线低于 VBO——控制器禁用 DRV、进入 DSS 运行:OVP/OTP 块禁用、等待 BO_OK;PFC MODE 此时提供 VPFC_M_ON,让 PFC 级给母线电容补电。I 点线路电压回升——控制器收到 BO_OK(恰在 HV 启动电流源激活补 VCC 期间)。J 点 VCC 到 VCC_ON——VCC 消隐、OVP/OTP 消隐与 REM 定时器同时开始;消隐期末无故障,使能完整启动时序;随后因负载电流小,应用再次进入跳模式。

情形 5:启动、正常运行、转入 off 模式并在 off 模式下给输出补电(NCP1399By 版,图 64):A 点接市电、VCC 充至 VCC_ON;B 点各块使能、REM 下拉 tREM_TIMER、VBULK/PFC FB 接收分压、每次 VCC_ON 激活 VCC 消隐;消隐期末无故障,DRV 立即使能。C~D 间带载运行;负载减小使 FB 环降低初级 FB 电平;D 点 FB 跌破 P ON/OFF 设定电平——PFC 禁用(PFC MODE 降到 VPFC_M_BO)。E 点次级控制器激活 off 模式——REM 输入电压超过 VREM_OFF:控制器关闭 off 模式期间非必需的全部块(含 FB 块与大部分 VCC 管理);输出电压经次级控制器与电阻分压器的消耗自然下降;初级由 DSS 方式的 HV 启动电流源供电。F 点次级控制器激活遥控光耦、拉低 REM 脚,中断 off 模式:控制器激活 HV 启动电流源、补 VCC 为新启动做准备。G 点 VCC_ON——VCC 消隐期一结束 LLC 立即启动(含软启动;期末无故障检出)。输出电压爬升期间 FB 环尚未闭合(VOUT 仍低于稳压点);输出达稳压点后初级 FB 电压骤降——H 点触及 FB 跳入阈值,LLC 驱动被跳模式比较器禁用;FB 随后自然回升——触发新跳模式突发。次级控制器在初级尚处跳模式时释放遥控光耦再次激活 off 模式——REM 电压缓升触及 VREM_OFF,I 点初级控制器再次进入 off 模式。

情形 6:启动、正常运行、转入 off 模式并在 off 模式下给输出补电(NCP1399Ay 版,图 65):A~D 点与图 64 相同(细节参见图 64 描述)。E 点次级控制器把 FB 拉到 VFB_REM_OFF 以下激活 off 模式——IC 长时间进入跳模式:关闭跳模式期间非必需的全部块(FB、BO 与 VCC 管理块除外)。F 点 VCC 因 IC 功耗自然跌破 VCC_OFF——off 模式确认:关闭 off 模式期间非必需的全部块(含 FB 块与大部分 VCC 管理);输出电压自然下降;初级由 DSS 方式的 HV 启动电流源供电。G 点次级控制器释放光耦、允许内部上拉电流源把 FB 电压拉起,中断 off 模式:控制器激活 HV 启动电流源、补 VCC。H 点 VCC_ON——VCC 消隐期一结束 LLC 立即启动(含软启动)。输出爬升期间 FB 环未闭合;输出达稳压点后初级 FB 电压骤降——I 点触及 FB 跳入阈值,LLC 驱动被跳模式比较器禁用;FB 自然回升——触发新突发。次级控制器拉低 FB、VCC 自然跌破 VCC_OFF,再次激活 off 模式——J 点初级控制器再次进入 off 模式。

〔译注:原文应用信息小节编号自 3 直接跳至 5(无 4),系原文编号跳跃。〕

12. 全文插图总清单(图 1~65)

图 1~3:典型应用(§3);图 4:内部电路架构(§4);图 5~36:典型特性温漂曲线(§9);图 37:VCC 管理块内部连接;图 38:Brown-out 保护块内部连接;图 39:OVP/OTP 输入内部连接;图 40:SKIP/REM 输入内部连接 – Active ON 版;图 41:基于 LLC FB 电压的 Active OFF off 模式内部检测;图 42:PFC MODE 与 P ON/OFF 块内部连接;图 43:NCP1399 电流模式控制方案内部连接;图 44:NCP1399 导通时间调制原理;图 45:内部 FB 故障管理;图 46:NCP1399 CS 故障原理;图 47:启动期以 50% 占空比激励谐振腔时 LLC 出现硬开关周期;图 48:放置专用启动时序前先放掉谐振电容初始电压;图 49:专用启动时序细节;图 50:软启动块内部实现;图 51:软启动行为;图 52:NCP1399 应用启动波形(初级电流-绿、Vout-品红);图 53:跳模式期间谐振电容平均电压维持在 Vbulk/2 以下以降低首个 Mlower 跳突发脉冲的开通损耗;图 54:从正常模式转入跳模式时驱动器关断时序;图 55:NCP1399 轻载运行模式与 FB 电压的关系;图 56:导通时间比较器在上一 Mupper 周期超出后仍为高时延长 Mlower 周期——系统以此失衡运行维持电流模式,直至占空比对称度达 50%;图 57:负载瞬变致谐振电容失衡、导通时间比较器输出连续多周期为高时的 Mupper 导通时间重复;图 58:负载电流降至空载时 NCP1399 的运行;图 59:NCP1399 内部驱动器(DRVs)结构;图 60:最佳死区时间调节;图 61:应用启动、Brown-out 关断与重启、OVP/OTP 锁定后再重启;图 62:应用启动、Brown-out 关断与重启、输出短路故障自恢复重启;图 63:启动、跳模式运行、低线检测并重启回跳模式〔译注:原文标题作 “Low Lone Detection”,系 “Low Line” 之误,原文如此〕;图 64:启动、正常运行、转入 off 模式并在 off 模式下输出补电 – NCP1399By 版;图 65:同上 – NCP1399Ay 版。

13. 封装信息(MECHANICAL CASE OUTLINE / PACKAGE DIMENSIONS)

SOIC−16 NB,缺 2 与 13 脚;CASE 751DU,版次 ISSUE O,日期 2013-10-18;文档号 98AON77502F;比例 1:1。

尺寸(mm,ASME Y14.5M-1994,控制尺寸为毫米) Min Max
A(体高) 1.35 1.75
A1(坐平面到体最低点,注 6) 0.10 0.25
b(引脚宽,不含杜脚凸出,注 3) 0.35 0.49
c(引脚厚) 0.17 0.25
D(体长,注 4) 9.80 10.00
E 6.00 BSC
E1 3.90 BSC
e(引脚间距) 1.27 BSC
L 0.40 1.27
L2 0.203 BSC

注(节译):注 1 尺寸与公差按 ASME Y14.5M-1994;注 2 控制尺寸为毫米;注 3 尺寸 b 不含杜脚凸出,允许凸出超出最大实体条件 0.10 mm;注 4 尺寸 D、E 不含溢料/凸出/浇口毛边(每侧 ≤0.25 mm),D、E 在基准 F 处测定;注 5 尺寸 A、B 在基准 F 处测定;注 6 A1 为坐平面到封装体最低点的垂直距离。推荐焊接焊盘图形(RECOMMENDED SOLDERING FOOTPRINT):14 焊盘 × 1.52 mm(长)× 0.60 mm(宽),焊盘间距 1.27 mm(PITCH),总长 7.00 mm。通用印字标记图:XXXXXXXXXX / AWLYWWG(XXXXX=器件代码;A=装配地;WL=晶圆批号;Y=年;WW=周;G=无铅封装;无铅标识 “G” 可能出现也可能不出现)。


译者附注

  1. 单位字形提取规律(§6.0):源 PDF 文本层 μ→m、Ω→W。凡判定为 μ 单位者以 † 标注(ISTART_OFF、ICC_OFF-MODE、ICC_SKIP-MODE、ICC_LATCH、ICC_AUTOREC、IBOOT1、IREM_LEAK、IFB_REM_BIAS、IHV_LEAK、ISKIP、ICS_LEAKAGE、IOTP、IOTP_BOOST、IBO、IBO_BIAS、IP ON/OFF、tTON_MAX、t1st_MLOWER_TON、t1st_MUPPER_TON、t1st_MLOWER_SKIP、PdV/dt_th、NdV/dt_th、RCGAIN、tRC_SHIFT);kW/W 一律按 kΩ/Ω 载入。确证保留 mA/ms 的行与无法确证的〔存疑②〕见各表注。
  2. 原文内部不一致(以电气特性表为准):① 热关断温度——§10.13 正文 150 ℃ vs 特性表 TTSD=124/137 ℃;② HV 启动源独立过温限流点——§10.1 作 130 ℃、§10.13 作 150 ℃;③ §10.4 Ay 版 off 激活阈值正文 “VREM_ON” 按参数体系应为 VFB_REM_OFF。
  3. 原文引用/文字勘误:§10.5 误引 “Figure 46”(应为图 42);§10.1 “Istart2 will be progressively…” 缺谓语;图 63 标题 “Low Lone” 应为 “Low Line”;应用信息小节编号无 4;IC 选项表两处跨行合并单元格覆盖范围不可恢复(§7 注 a/b)。
  4. 两档 VCC_ON 注意:通用版 VCC_ON typ 15.8 V;NCP1399AL/AM/AR/AS 为 12.0 V typ——选型与辅助绕组设计必须按所用后缀核对。
  5. 电气特性表中 VCC_ON(第二组)、tTON_MAX、t1st_MLOWER_SKIP、V1st_MUPPER_SKIP、VFB_SKIP_HYST、VCS_OFFSET、VCS_FAULT、tA-REC_TIMER、NDT_MAX、tBLANK_OTP、ICC_SKIP-MODE、RCGAIN、tSS_INCREMENT、KSS_INCREMENT、VBOOT(620/618 V)均为按后缀/温度分档参数,跨版本套用数值前务必查表。
  6. 本全译与库内 02_引脚功能与关键规格、03_内部框图与工作原理、04_典型应用与设计计算、05_设计要点_常见陷阱与故障排查 配对使用;规格书管“芯片是什么”,01~04 管“怎么用、怎么排障”。

上一级:NCP1399