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TEA1995T 规格书全译 —《GreenChip 双路同步整流控制器》(GreenChip dual synchronous rectifier controller)

原文:NXP Semiconductors《TEA1995T — GreenChip dual synchronous rectifier controller》Product data sheet Rev. 3 — 5 December 2017,共 18 页。原文 PDF:datasheet/TEA1995T_datasheet.pdf。 本篇为规格书全文忠实翻译:逐节覆盖一般描述/特性与优势(2.1~2.3 全部子节)/应用/订购信息(Table 1)/标记(Table 2)/框图(Figure 1)/引脚信息(7.1 引脚配置、7.2 Table 3 逐脚)/功能描述(8.1~8.6 全节,含 Figure 3、Figure 4)/极限值全表(Table 4)/热特性(Table 5)/电气特性全表逐行(Table 6)/应用信息(12.1 谐振应用图、12.2 多输出反激应用图)/封装外形(SOT96-1 SO8 尺寸全表)/缩写表(Table 7)/修订历史(Table 8)/法律信息要点。NXP 原文 Table 1~8 与 Figure 1~7 编号全部保留并注明。版权归 NXP B.V. 2017。 ⚠️ 原文内部不一致与文本层存疑处以 [译注] 就地标出,并汇总于文末「译者附注」。 插图为原版图翻拍(img/ds11_*.png):150 dpi 渲染 datasheet/TEA1995T_datasheet.pdf 后按图题裁取,已就地插入各小节(本手册全部 7 幅插图 Figure 1~7 均已嵌入)。


1. 一般描述(General description,全译)

TEA1995T 是面向开关模式电源(Switched Mode Power Supply, SMPS)的新一代同步整流(Synchronous Rectification, SR)控制器 IC 系列的首个产品。它采用**自适应栅驱动(adaptive gate drive)**方法,在任意负载下都能获得最高效率。

TEA1995T 是一款专用于**谐振变换器(resonant converter)次级侧同步整流的控制器 IC。它内置两个驱动级,用于驱动 SR MOSFET,对中心抽头(center-tap)**次级变压器绕组的输出进行整流。两个栅驱动级各自拥有独立的检测输入,彼此独立工作。

TEA1995T 也可用于多输出反激(multi-output flyback)变换器,此时 SR MOSFET 置于低侧(low side)。

TEA1995T 采用硅绝缘体(Silicon-On-Insulator, SOI)工艺制造。

2. 特性与优势(Features and benefits,全译)

2.1 效率特性(Efficiency features)

2.2 应用特性(Application features)

2.3 控制特性(Control features)

3. 应用(Applications)

TEA1995T 面向谐振型电源。在此类应用中,它可驱动两只外部同步整流 MOSFET,对变压器两个次级绕组上的电压进行整流——这些 MOSFET 取代二极管。一切要求高效率的电源均可使用:

4. 订购信息(Ordering information,Table 1)

Table 1 订购信息

型号(Type number) 封装名称 封装描述 版本(Version)
TEA1995T/1 SO8 塑料小外形封装;8 引脚;体宽 3.9 mm SOT96-1

5. 标记(Marking,Table 2)

Table 2 标记

型号 标记代码(Marking code)
TEA1995T/1 TEA1995

6. 框图(Block diagram,Figure 1)

Figure 1 TEA1995T 框图(原图编号 aaa-016986)。图内方框与信号流全要素照录:

[说明] 原文未单设“节能模式”功能描述小节:节能机制由图 1 的 ENERGY SAVE CONTROL 块与 Table 6 参数($I_{CC(oper)}$ energy-save 档、激活时间 $t_{act(es)}$,见 §11.1)体现,与特性 2.1“节能运行供电电流低于 200 μA”对应。

TEA1995T 框图(两通道阈值链 −400/−55/−50/+150 mV,NXP TEA1995T DS Figure 1 原版,翻拍自手册)

7. 引脚信息(Pinning information)

7.1 引脚配置(Pinning,Figure 2)

Figure 2 TEA1995T 引脚配置(SO8 顶视,中间标注 IC,原图编号 aaa-016990):

左列(脚 1~4,自上而下) 右列(脚 8~5,自上而下)
脚 1 GDB 脚 8 GDA
脚 2 GND 脚 7 VCC
脚 3 DSB 脚 6 DSA
脚 4 SSB 脚 5 SSA

TEA1995T 引脚配置(SO8 顶视,NXP TEA1995T DS Figure 2 原版,翻拍自手册)

7.2 引脚描述(Pin description,Table 3)

Table 3 引脚描述

符号 脚号 描述
GDB 1 MOSFET B 的栅驱动输出(gate drive output MOSFET B)
GND 2 地(ground)
DSB 3 MOSFET B 的漏极检测输入(drain sense input for synchronous timing MOSFET B)[译注 3]
SSB 4 MOSFET B 的源极检测输入(source sense input MOSFET B)
SSA 5 MOSFET A 的源极检测输入(source sense input MOSFET A)
DSA 6 MOSFET A 的漏极检测输入(drain sense input for synchronous timing MOSFET A)[译注 3]
VCC 7 供电电压(supply voltage)
GDA 8 MOSFET A 的栅驱动输出(gate drive output MOSFET A)

8. 功能描述(Functional description,全译)

8.1 引言(Introduction)

TEA1995T 是一款同步整流控制器 IC,非常适合用于谐振应用。它可以驱动中心抽头变压器绕组次级侧的两只同步整流 MOSFET。Figure 3 给出一种典型配置。

Figure 3 TEA1995T 典型配置(原图编号 aaa-016991):初级侧(PRIMARY SIDE)由初级侧控制器(CONTROLLER)驱动半桥开关管 Qprim1、Qprim2 与半桥电容 CHB,输入为 $V_{in}$;变压器 TR 次级为中心抽头结构;两只 SR MOSFET(Qsec1、Qsec2)分别由 TEA1995T(IC1)通道 A(DSA/GDA/SSA)与通道 B(DSB/GDB/SSB)驱动;VCC 为 IC 供电、GND 为公共地;输出经 $C_{out}$ 滤波得到 $V_{out}$。

TEA1995T 典型配置(谐振变换器中心抽头次级双路 SR,NXP TEA1995T DS Figure 3 原版,翻拍自手册)

8.2 启动与欠压锁定(VCC 脚)(Start-up and undervoltage lockout (VCC pin))

当 VCC 脚电压超过 $V_{start}$(启动电压)时,IC 退出 UVLO 状态并激活 SR 电路;当电压跌破 $V_{stop}$(停止电压)时,IC 重新进入 UVLO 状态。此时 SR MOSFET 的栅驱动输出会被有源地保持在低电平。

为保证正常工作,VCC 脚必须用一个附加电容器去耦(不能仅靠 $C_{out}$),接在 VCC 脚与 GND 脚之间[译注 4]。栅驱动电流很大,为减小电感效应,该附加电容器必须尽可能靠近 IC 安装。

8.3 漏极检测(DSA 与 DSB 脚)(Drain sense (DSA and DSB pins))

漏极检测脚为输入脚,可承受最高 100 V 的输入电压。

漏极检测电压为正时,栅驱动处于关断模式(off-mode),栅驱动脚(GDA 或 GDB)被下拉;漏极检测电压为负时,IC 通过检测漏源差分电压来使能 SR。

8.4 同步整流(SR;DSA、SSA、DSB 与 SSB 脚)(Synchronous Rectification (SR; DSA, SSA, DSB, and SSB pins))

IC 检测漏极检测脚(DSA、DSB)与源极检测脚(SSA、SSB)连接点之间的电压差,并以 SR MOSFET 的漏源差分电压来驱动其栅极。工作分为四个阶段:

Figure 4 同步整流信号(Synchronous rectification signals)(原图编号 aaa-018615):三组堆叠波形——①次级电流(secondary current,含高电流(high current)与低电流(low current)两种负载情形,0 A 基线);②漏极检测−源极检测电压(drain sense–source sense voltage,0 V 基线,标出电平 $V_{reg(drv)}$、$V_{act(drv)}$ 与 SR 开关阈值 Vthreshold SR switch);③栅驱动(gate driver,0 V 基线);并标注导通激活延迟 $t_{d(act)(drv)}$。图中高、低两种电流下栅驱动波形均跟随次级电流包络直至零电流点——体现“无最小导通时间 + 电流过零快速关断”的自适应栅驱动行为。

TEA1995T 同步整流信号(次级电流、漏源检测电压与栅驱动三组波形,NXP TEA1995T DS Figure 4 原版,翻拍自手册)

8.5 栅驱动器(GDA 与 GDB 脚)(Gate driver (GDA and GDB pins))

栅驱动电路在电流上升段给外部 SR MOSFET 的栅极充电,在电流下降段使其放电。驱动器的拉电流(source)能力典型值为 $I_{source}$,灌电流(sink)能力典型值为 $I_{sink}$——两种能力共同实现外部 SR MOSFET 的快速开通与快速关断。

最大驱动输出电压以 $V_{G(max)}$ 为限。这一较高的输出电压能把所有品牌 MOSFET 都驱动到最小导通电阻(minimum on-state resistance)。

在 IC 由 5 V 供电的应用中,驱动器最大输出电压限制在 5 V——可使用逻辑电平(logic level)SR MOSFET。

在启动条件(VCC < $V_{start}$)与 UVLO 期间,驱动输出电压被有源地拉低。

8.6 源极检测连接(SSA 与 SSB 脚)(Source sense connection (SSA and SSB pins))

IC 配有附加的源极检测脚(SSA 与 SSB),用于测量 SR MOSFET 的漏源电压。源极检测输入必须尽可能靠近外部 SR MOSFET 的源极引脚连接——从而把测量误差降到最低,该误差源自 PCB 走线上寄生电感与大 dI/dt 共同产生的电位差。

9. 极限值(Limiting values,Table 4 全表)

Table 4 极限值——依据 IEC 60134 绝对最大额定值(Absolute Maximum Rating)体系。

符号 参数 条件 Min Max 单位
电压(Voltages)
$V_{CC}$ 供电电压 — −0.4 +38 V
$V_{sense(D)A}$ 漏极检测电压 A DC −0.8 +100 V
$V_{sense(D)B}$ 漏极检测电压 B DC −0.8 +100 V
$V_{sense(S)A}$ 源极检测电压 A DC −0.4 +0.4 V
$V_{sense(S)B}$ 源极检测电压 B DC −0.4 +0.4 V
$V_{GDA}$ GDA 脚电压 DC [1] −0.4 +13.0 V
$V_{GDB}$ GDB 脚电压 DC [1] −0.4 +13.0 V
一般(General)
$P_{tot}$ 总功耗(total power dissipation) — − 0.5 W
$f_{max}$ 最高频率 若不受 $P_{tot}$ 限制 − 500 kHz
$T_{stg}$ 存储温度 — −55 +150 °C
$T_{j}$ 结温 — −40 +150 °C
静电放电(ElectroStatic Discharge, ESD)
$V_{ESD}$ 静电放电电压 人体模型(Human Body Model, HBM)[2] − 2000 V
$V_{ESD}$ 静电放电电压 器件充电模型(Charged Device Model, CDM)[3] − 500 V

表注(照录)[译注 5]:

10. 热特性(Thermal characteristics,Table 5 全表)

Table 5 热特性

符号 参数 条件 Typ 单位
$R_{th(j-a)}$ 结到环境热阻(thermal resistance from junction to ambient) JEDEC 测试板 140 K/W
$R_{th(j-c)}$ 结到外壳热阻(thermal resistance from junction to case) JEDEC 测试板 90 K/W

[说明] Rev. 3 修订历史明确“第 10 节 Thermal characteristics 已更新”(见 §15)——本表为 Rev. 3 版数据。

11. 电气特性(Characteristics,Table 6 全表逐行)

Table 6 电气特性。条件:$T_{amb}$ = 25 °C;VCC = 12 V;$C_{GDA}/C_{GDB}$ = 10 nF(GDA 与 GND 之间、GDB 与 GND 之间的电容器)。所有电压均相对地(脚 2)测量。除另有说明外,电流以流入 IC 为正。

11.1 供电电压管理(VCC 脚)(Supply voltage management (pin VCC))

符号 参数 条件 Min Typ Max 单位
$V_{start}$ 启动电压 — 4.35 4.55 4.75 V
$V_{stop}$ 停止电压 — 4.0 4.2 4.4 V
$I_{CC(oper)}$ 工作供电电流 节能(energy-save) 140 160 180 μA
$I_{CC(oper)}$ 工作供电电流 正常工作(不含栅电荷,without gate charge) 0.9 1.1 1.3 mA
$t_{act(es)}$ 节能模式激活时间(energy save mode activation time) — 85 110 135 μs

11.2 同步整流检测输入(DSA、SSA、DSB 与 SSB 脚)(Synchronous rectification sense input)

符号 参数 条件 Min Typ Max 单位
$V_{act(drv)}$ 驱动激活电压 $V_{sense(S)A}/V_{sense(S)B}$ = 0 V −450 −400 −350 mV
$V_{reg(drv)}$ 驱动调节电压 $V_{sense(S)A}/V_{sense(S)B}$ = 0 V −60 −55 −50 mV
$V_{swoff}$ 关断电压(switch-off voltage) $V_{sense(S)A}/V_{sense(S)B}$ = 0 V 90 150 200 mV
$t_{d(act)(drv)}$ 驱动激活延迟时间 $V_{sense(S)A}/V_{sense(S)B}$ = 0 V;正常工作;从 VDSA/VDSB 上的阶跃(2 V → −0.5 V)到 VGDA/VGDB 上升至终值 10 % 的时间 − 80 − ns
$t_{d(deact)(drv)}$ 驱动去激活延迟时间 $V_{sense(S)A}/V_{sense(S)B}$ = 0 V;正常工作;从 VDSA/VDSB 上的阶跃(−0.5 V → 2 V)到 VGDA/VGDB 下降至起始值 90 % 的时间 − 40 − ns

[译注 1] §8.4 正文与图 1 框图均出现驱动去激活阈值 $V_{deact(drv)}$(框图标注 −50 mV,与 $V_{reg(drv)}$ typ −55 mV 相区分),但 Table 6 未单列该参数行——原文如此,照录。

11.3 栅驱动器(GDA 与 GDB 脚)(Gate driver (pins GDA and GDB))

符号 参数 条件 Min Typ Max 单位
$I_{source}$ 拉电流(source current) 峰值电流 @ VCC = 5 V;VDS = −0.5 V;VG = 0 V − −0.4 − A
$I_{source}$ 拉电流 峰值电流 @ VCC = 12 V;VDS = −0.5 V;VG = 0 V − −1.0 − A
$I_{sink}$ 灌电流(sink current) 调节电流(regulation current)@ VCC = 5 V;VDS = 0 V;VG = 5 V − 90 − mA
$I_{sink}$ 灌电流 调节电流 @ VCC = 12 V;VDS = 0 V;VG = 10 V − 100 − mA
$I_{sink}$ 灌电流 峰值电流 @ VCC = 5 V;VDS = 4 V;VG = 4 V − 0.6 − A
$I_{sink}$ 灌电流 峰值电流 @ VCC = 12 V;VDS = 4 V;VG = 4 V − 1.0 − A
$R_{pd(G)}$ 栅极下拉电阻(gate pull-down resistance) 关断态(off-state);VDSA/VDSB = 4 V;IGDA/IGDB = 30 mA;VCC = 12 V 3.2 4 5 Ω
$V_{G(max)}$ 最大栅电压(maximum gate voltage) VGDA/VGDB @ VCC = 5 V 4.9 4.95 5.0 V
$V_{G(max)}$ 最大栅电压 VGDA/VGDB @ VCC = 12 V 10.5 10.75 11.0 V
$V_{G(max)}$ 最大栅电压 VGDA/VGDB @ VCC = 15 V 至 38 V 11 12 13 V

[译注 6] $I_{source}$ 为负值:按本表前言“电流以流入 IC 为正”,负号表示电流流出 IC(即对 SR MOSFET 栅极充电的拉电流);$I_{sink}$ 为正值表示流入 IC(从 SR MOSFET 栅极抽取电流)。

12. 应用信息(Application information,全译)

采用 TEA1995T 的谐振型开关模式电源由初级侧半桥(primary side half-bridge)、变压器、谐振电容器与输出级组成。为获得低导通损耗的整流,输出级采用由 TEA1995T 控制的 SR MOSFET。

SR 开关的栅驱动电压取自相应漏极检测脚与源极检测脚之间的电压差。

必须特别关注漏极检测脚与源极检测脚的连接:这些脚上测得的电压直接用于产生栅驱动电压,测量出错会使栅驱动效率下降——栅电压要么过低、要么过高。这些脚的连接不得与功率走线相互干扰:功率走线承载高 dI/dt 电流,寄生电感引起的感应电压极易造成测量误差。

独立的源极检测脚使外部 MOSFET 的源极电压得以直接检测;不得借用承载电流的功率地走线作为检测参考。

12.1 谐振应用应用图(Application diagram resonant application,Figure 5)

Figure 5 采用 TEA1995T 的典型谐振应用(Typical resonant application with TEA1995T)(与 Figure 3 为同一张原理图,原图编号 aaa-016991)。

元件构成与连接:

设计要点(正文与 §8.2、§8.6 强调):检测脚走线必须远离高 dI/dt 功率走线;源极检测必须就近接 SR MOSFET 源极引脚、不得借用功率地走线;VCC 去耦电容必须尽量贴近 IC。

采用 TEA1995T 的典型谐振应用(与 Figure 3 为同一张原理图 aaa-016991,NXP TEA1995T DS Figure 5 原版,翻拍自手册)

12.2 多输出反激应用图(Application diagram multi-output flyback application,Figure 6)

Figure 6 采用 TEA1995T 的多输出反激应用(Multi-output flyback application with TEA1995T)(原图编号 aaa-016995)。

与 §1 呼应:TEA1995T 可用于多输出反激变换器、SR MOSFET 置于低侧——两个相互独立的驱动通道各司一路输出。

采用 TEA1995T 的多输出反激应用(两路低侧 SR 各司一路输出,NXP TEA1995T DS Figure 6 原版,翻拍自手册)

13. 封装外形(Package outline,Figure 7)

SO8:塑料小外形封装;8 引脚;体宽 3.9 mm(SOT96-1)。

Figure 7 封装外形 SOT96-1(SO8)。尺寸表(英寸尺寸由原始毫米尺寸推导;各尺寸格内为 Max/Min):

单位 A A1 A2 A3 bp c D(1) E(2) e HE L Lp Q v w y Z(1) θ
mm 1.75 0.25 / 0.10 1.45 / 1.25 0.25 0.49 / 0.36 0.25 / 0.19 5.0 / 4.8 4.0 / 3.8 1.27 6.2 / 5.8 1.0 / 0.4 1.05 / 0.6 0.7 / 0.3 0.25 0.25 0.1 0.7 / 0.3 8° / 0°
inches 0.069 0.010 / 0.004 0.057 / 0.049 0.01 0.019 / 0.014 0.0100 / 0.0075 0.20 / 0.19 0.16 / 0.15 0.05 0.244 / 0.228 0.039 / 0.016 0.028 / 0.024 0.028 / 0.012 0.01 0.01 0.004 0.028 / 0.012 (同 mm,0°~8°)[译注 7]

注(照录):

  1. 每侧最大 0.15 mm(0.006 inch)的塑料或金属凸出未包含在内。
  2. 每侧最大 0.25 mm(0.01 inch)的塑料或金属凸出未包含在内。

外形引用(REFERENCES):

外形版本(OUTLINE VERSION) IEC JEDEC JEITA 欧洲投影(EUROPEAN PROJECTION) 发布日期(ISSUE DATE)
SOT96-1 076E03 MS-012 — — 99-12-27;03-02-18

TEA1995T 封装外形 SOT96-1(SO8)——外形图、尺寸表、注释与外形引用(NXP TEA1995T DS Figure 7 原版,翻拍自手册)

14. 缩写(Abbreviations,Table 7 全表)

Table 7 缩写

缩写 描述
CDM 器件充电模型(Charged Device Model)
ESD 静电放电(ElectroStatic Discharge)
HBM 人体模型(Human Body Model)
MOSFET 金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)
SOI 硅绝缘体(Silicon-On-Insulator)
SR 同步整流(Synchronous Rectification)
UVLO 欠压锁定(UnderVoltage LockOut)

15. 修订历史(Revision history,Table 8 全表)

Table 8 修订历史

文档 ID 发布日期 数据手册状态 变更通知 取代(Supersedes)
TEA1995T v.3 20171205 Product data sheet − TEA1995T v.2
TEA1995T v.2 20161130 Product data sheet − TEA1995T v.1
TEA1995T v.1 20150730 Product data sheet − −

修改内容(Modifications,v.3):• 第 10 节“Thermal characteristics(热特性)”已更新。

16. 法律信息(Legal information,要点)

16.1 数据手册状态(Data sheet status)

文档状态 [1][2] 产品状态 [3] 定义
Objective [short] data sheet(目标[简版]数据手册) Development(开发) 本文档包含用于产品开发的目标规范(objective specification)数据
Preliminary [short] data sheet(预发布[简版]数据手册) Qualification(鉴定) 本文档包含预规范(preliminary specification)数据
Product [short] data sheet(产品[简版]数据手册) Production(量产) 本文档包含产品规范(product specification)

16.2 定义(Definitions,要点)

16.3 免责声明(Disclaimers,逐项要点)

16.4 商标(Trademarks)

声明:所有被引用的品牌、产品名、服务名与商标均为其各自所有者的财产。

GreenChip——为 NXP B.V. 的商标。


译者附注

  1. Table 6 无 $V_{deact(drv)}$ 参数行:§8.4 正文与图 1 框图均出现驱动去激活阈值 $V_{deact(drv)}$(框图标注 −50 mV),但 Table 6 仅列 $V_{act(drv)}$(−400 mV)、$V_{reg(drv)}$(−55 mV)、$V_{swoff}$(+150 mV)三只阈值参数——原文如此,照录;框图阈值链与特性表交叉验证一致(−400/−55/+150 mV 三者吻合)。
  2. 图 1 框图驱动器供电标注 11 V:与 Table 6 中 VCC = 15~38 V 时 $V_{G(max)}$ typ 12 V(max 13 V)口径不同——框图为内部供电轨示意标注,照录,不影响特性表数据。
  3. Table 3 中 DSA/DSB 措辞:原文为 “drain sense input for synchronous timing MOSFET A/B”,“synchronous timing” 措辞全文仅此二处,疑为 “synchronous rectification”(同步整流)之笔误——照录并加注。
  4. §8.2 “(not only with Cout)” 中的 $C_{out}$:按 LLC 应用惯例,VCC 常由变换器输出电压产生,此处 $C_{out}$ 应指输出滤波电容(通常距 IC 较远)——意为不能仅靠它兼作 VCC 去耦;原文如此照录。
  5. Table 4 表注编号在 txt 文本层重复(“[1] [1]”、“[2] [2]”、“[3] [3]”),系 PDF 提取伪影,已按原义合并为单条;Ω、μ、°等字符在本篇 txt 层基本完好(不同于部分 NCP 文档的系统性单位乱码)。
  6. $I_{source}$ 负号:Table 6 前言规定“电流以流入 IC 为正”,故拉电流记为负值(−0.4 A @ 5 V、−1.0 A @ 12 V);非原文错误。
  7. Figure 7 尺寸表 θ 列:txt 文本层度数符号丢失/错位(“8”“o”“o”),按 SOT96-1 通用规范补正为 0°~8°;英寸行 θ 值未单独印出(同一几何量),已加注。
  8. 交叉验证无矛盾:特性 2.1“节能运行供电电流低于 200 μA”与 Table 6 energy-save 档(max 180 μA)一致;§8.3“漏极检测可承受最高 100 V”与 Table 4 $V_{sense(D)}$ +100 V(DC)一致;特性 2.2“4.5~38 V”与 Table 4 $V_{CC}$ +38 V、Table 6 $V_{start}$(typ 4.55 V)一致。
  9. 本规格书无编号公式(区别于初级 PWM 控制器类规格书);关键设计关系以 §8.4 四阶段文字描述与图 1 阈值链(−400 / −55 / −50 / +150 mV)为准,符号一律以 LaTeX 行内式标注。

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