NCP1568 规格书全译 —《AC-DC Active Clamp Flyback PWM IC》
原文:onsemi《NCP1568 AC-DC Active Clamp Flyback PWM IC》Datasheet,文档编号 NCP1568/D,Rev. 5,2021 年 8 月(© Semiconductor Components Industries, LLC, 2018),正文页码 1–39,末尾另附 TSSOP16 封装机械图 1 页(CASE 948BW,ISSUE O,文档 98AON73784G)。原文 PDF:
datasheet/NCP1568_datasheet.pdf。 本篇为规格书全文忠实翻译:逐节覆盖描述/特性/订购/引脚定义(全引脚)/绝对最大额定值全表/推荐工作条件/电气特性全表(min/typ/max 逐行)/功能描述全节(式 1~5 保留并含原文代入数字例)/保护与故障行为/典型特性曲线逐图清单(图 32~56)/型号解码/封装信息。版权归 onsemi。 ⚠️ 文本提取存在 glyph 替换(kW→kΩ、mF→µF 等)与单位疑误(多处 mA 应为 µA),以及原文正文与特性表不一致处,均以「译注」标明,以电气特性表为准;汇总见文末译者附注。 插图为原版图翻拍(img/ds17_*.png为本轮新增:典型应用、引脚配置、内部框图、HV 引脚连接、启动/掉电/掉线时序、ACF↔DCM 转换波形、占空比与频率调制、驱动器框图、死区时间与模式识别、FLT 框图、限流比较器、OCP/SCP 时序;img/fig10_多模式频率转换.png、img/fig13_ZVS数字调频.png为此前翻拍的同一规格书原图),图注标明原版图号。
1. 描述(DESCRIPTION)
NCP1568 是一颗高集成度 AC-DC PWM 控制器,用于实现有源钳位反激(Active Clamp Flyback, ACF)拓扑。NCP1568 采用专有变频算法,使超结(Super-Junction)MOSFET 或氮化镓(GaN)FET 在全输入线、全负载与全输出条件下实现零电压开关(Zero Voltage Switching, ZVS)。ZVS 特性通过提高工作频率并保持高效率来提升变换器的功率密度。ACF 运行简化了 EMI 滤波器设计,避免对系统中其他敏感电路的干扰。NCP1568 内置高压(HV)启动电路、强劲的低边驱动器,以及供有源钳位 FET 使用的 5 V 逻辑电平驱动器。适用于 AC-DC 适配器、工业、通信、照明以及其他对功率密度有重要要求的应用。NCP1568 还具备多模式运行,可在 ACF 模式与**断续导通模式(Discontinuous Conduction Mode, DCM)**之间转换,以满足世界各地的法规要求;待机时进一步实施跳周期(skip),获得优异的待机功耗。灵活的控制方案与用户可编程特性相结合,使 NCP1568 既可搭配超结 MOSFET(Si)也可搭配 GaN FET 使用。
2. 特性(FEATURES,全译)
拓扑与控制方案:有源钳位反激拓扑有助于实现 ZVS;专利多模式运行提升轻载效率;专利自适应 ZVS 允许在高频运行的同时降低 EMI;主管与有源钳位 FET 均内置自适应死区时间;峰值电流模式控制并内置可选斜坡补偿(Slope Compensation);控制方案灵活可编程,可配置外接硅(Si)FET 或 GaN FET。
DCM 与轻载运行:用户可编程的可选 DCM 转换;集成频率折返(Frequency Foldback)与最低频率钳位,待机模式性能最优;最低频率钳位与静音跳周期(Quiet Skip)消除可闻噪声;待机功耗 < 30 mW。
集成高压与启动电路:700 V 启动电路;交流线掉电(Brownout)检测。
驱动器:低边驱动拉/灌 0.85 A/1.5 A;有源钳位驱动输出 65 mA/150 mA。
振荡器:频率可编程 100 kHz ~ 1 MHz;内部软启动定时器,4 种选项。
保护:专用 FLT 引脚,兼容热敏电阻;可调过功率保护(Over Power Protection, OPP);多种故障可选自动恢复(Auto-Recovery)或锁定(Latched);内部热关断。
应用:USB Power Delivery、笔记本适配器、高密度充电器、工业电源。
3. 订购信息(ORDERING INFORMATION)
详细订购与发货信息见原文第 2 页封装尺寸一节。订购表(列:LEB/DTMAX/T_ZVSA、T_ZVSB、ACF FET 软启动时间、ACF FET 软停止时间、LDRV 关断到 HDRV 或 ADRV 开通的固定死区、ATH 引脚映射、封装、包装):
| 型号 | LEB/DTMAX/T_ZVSA(ns) | T_ZVSB(ns) | ACF FET 软启动(ms) | ACF FET 软停止(ms) | 固定死区 LDRV 关→HDRV/ADRV 开(ns) | ATH 映射 | 封装 | 包装 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| NCP1568S02DBR2G | 179/420/210 | 150 | 4 | 0 | 20 | I=1.92 E=1 | TSSOP-16(Pb-Free) | 2,500 / 编带 |
| NCP1568G03DBR2G | 99/240/120 | 60 | 4 | 0.5 | 0 | I=1.92 E=1 | TSSOP-16(Pb-Free) | 2,500 / 编带 |
| NCP1568G04DBR2G | 99/240/120 | 100 | 4 | 0.5 | 0 | I=1.92 E=1 | TSSOP-16(Pb-Free) | 2,500 / 编带 |
† 编带方向与卷盘规格见 onsemi《Tape and Reel Packaging Specifications Brochure》BRD8011/D。
打印标识(Marking Diagram):TSSOP-16(DT 后缀,CASE 948BW):1568 / XXX / ALYWG / G——1568=特定器件代码;XXX=具体变体(S02、G03、G04);A=装配地;L=晶圆批号;Y=年份;W=周次;G=无铅封装(微点可能位于任一位置)。
4. 引脚配置(图 2 引脚图 + 表 1,全引脚逐一列出)
TSSOP-16 封装实际 12 个引脚:脚 2、3、14、15 因爬电与电气间隙合规而移除。排布:1 HV|4 FLT|5 RT|6 DTH|7 FB|8 CS|9 GND|10 LDRV|11 VCC|12 ADRV|13 ATH|16 SW。

表 1 引脚功能描述(全译):
| 引脚 | 名称 | 功能 |
|---|---|---|
| 1 | HV | 高压启动电路输入。HV 引脚信息同时用于掉电(BO)检测、交流在位检测与过功率保护 |
| 2,3,14,15 | − | 为满足爬电与电气间隙合规而移除 |
| 4 | FLT | 该引脚电压被拉过故障阈值(上/下)时,控制器进入故障模式 |
| 5 | RT | RT 引脚对地电阻设定内部振荡器的最低频率 |
| 6 | DTH | 对地电阻设定 ACF→DCM 转换阈值 |
| 7 | FB | 反馈输入,可直接连接光耦;由内部电阻与电流源上拉 |
| 8 | CS | 电流检测输入。功率 FET 源极与 GND 之间的 CS 电阻向 IC 提供原边电流信息 |
| 9 | GND | 地参考 |
| 10 | LDRV | 低边驱动输出,钳位于 12 V 输出 |
| 11 | VCC | 供电输入。启动时内部高压电流源给 VCC 电容充电;功率级使能后由辅助绕组向 VCC 电容供电,内部高压电流源关断 |
| 12 | ADRV | ADRV 为 5 V、以地为基准的高边驱动信号 |
| 13 | ATH | 对地电阻设定 DCM→ACF 转换阈值 |
| 16 | SW | 接开关节点,用于自适应死区控制与基于 ZVS 的频率调制 |
5. 典型应用与内部框图(图 1 / 图 3)
图 1 典型应用电路:EMI 滤波器+ CIN → HV;有源钳位网络(钳位二极管 ES1JAF(D5)+ CCLAMP/RCLAMP);NCP1568 输出 LDRV 直驱主管 Q1,ADRV 送 NCP51530 高边驱动器(BST/HB 自举)驱动钳位管 Q2;FLT 接 NTC1 与 CFLT;RT/RT、DTH/RDTH+CDTH、ATH/RATH、FB 经光耦(RFB)、CS 经 RCS+CCS;次级 NCP4306 同步整流(RS/CSF)、CO1/CO2、NCP431(U1)基准与反馈(RLED/R1/RBIAS/C1/D8/R2)、辅助绕组 C AUX_P/C AUX_S。

图 3 框图主要模块:HV 启动与交流线监视(Brownout、Line_Removal)、VCC 管理(VCC_OK/VDD)、RT 振荡器(SKIP/DCM VCO)、自适应延迟电路(ACF)、ZVS 频率调制(SW/HS 检测)、斜坡补偿、PWM 比较器(S-R 锁存、DMAX)、LEB1/LEB2、OPP、过载(Overload/NOCP)与异常过载(Abnormal Overload/NAbnormal)计数、OVP/OTP/温度传感器、故障锁存与自恢复逻辑(Brownout/VCC(reset)/Line_Removal 复位)、模式转换与频率折回逻辑、量化器与查表(ATH/DTH,10 mA/16 mA 档电流源)、驱动级(LDRV 12 V 钳位、ADRV 5 V)、FLT(IFLT(OTP)、钳位)。

6. 绝对最大额定值(表 2,全表)与推荐工作条件(表 3)
表 2 最大额定值(全表;超出表列应力可能损坏器件,此时不应假定器件功能正常,可能发生损坏并影响可靠性):
| 项目 | 符号 | 值 | 单位 |
|---|---|---|---|
| 高压启动电路输入电压 | VHV(MAX) | −0.3 ~ 700 | V |
| 高压启动电路输入电流 | IHV(MAX) | 20 | mA |
| 供电输入电压 | VCC(MAX) | −0.3 ~ 30 | V |
| 供电输入电流 | ICC(MAX) | 30 | mA |
| 供电输入电压摆率 | dVCC/dt | 25 | mV/ms |
| SW 引脚对 GND | VSW(MAX) | −1 ~ 700 | V |
| SW 引脚电路输入电流 | ISW(MAX) | 1 | mA |
| ADRV 引脚对 GND | VADRV | −0.3 ~ 5.5 | V |
| ADRV 驱动最大电流(拉/灌) | IADRV(SRC)/IADRV(SNK) | 130 / 190 | mA |
| 低边驱动器电压(注 1) | VDRV | −0.3 ~ VDRV(high) | V |
| ATH 最大输入电压 | VATH(MAX) | 0.3 ~ 5.5 | V |
| ATH 最大输入电流 | IATH(MAX) | 10 | mA |
| DTH 最大输入电压 | VDTH(MAX) | 0.3 ~ 5.5 | V |
| DTH 最大输入电流 | IDTH(MAX) | 10 | mA |
| 电流检测输入电压 | VCS | −0.3 ~ 5.5 | V |
| 电流检测输入电流 | ICS | 10 | mA |
| 最大输入电压(其他引脚:FB、RT、FLT) | VMAX | −0.3 ~ 30 | V |
| 最大输入电流(其他引脚:FB、RT、FLT) | IMAX | 27 | mA |
| 工作结温 | TJ | −40 ~ 125 | ℃ |
| 存储温度范围 | TSTG | −60 ~ 150 | ℃ |
| 功耗(TA = 25 ℃,1 oz 铜,0.231 平方英寸 PCB 铜箔),塑封 TSSOP16 | PD(MAX) | 833 | mW |
| 热阻、结到环境(1 oz 铜 PCB 铜箔),塑封 TSSOP16 | RθJA | 150 | ℃/W |
| ESD 能力:HBM(JEDEC JESD22-A114F,SW 脚除外) | 2000 | V | |
| ESD 能力:HBM(JEDEC JESD22-A114F,SW 脚) | 1500 | V | |
| ESD 能力:CDM(JEDEC JESD22-C101F) | 1000 | V | |
| 闩锁保护(JEDEC JESD78E) | ±100 | mA |
注 1:当 VCC 超过驱动钳位电压 VDRV(high) 时,最大驱动电压受驱动钳位电压限制;否则最大驱动电压为 VCC。
表 3 推荐工作条件:
| 描述 | 符号 | Min | Typ | Max | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|
| VCC 工作电压 | VCC | 10 | 16 | 27 | V |
| 工作结温 | Jc | −40 | 125 | ℃ |
(超出推荐工作范围的功能操作不予保证;长期暴露于超出推荐工作范围限值的应力可能影响器件可靠性。)
7. 电气特性(表 4,全表逐行)
测试条件:VCC = 12 V,VHV = 120 V,VFLT = 开路,VFB = 2 V,RT1 = 33 kΩ,VCS = 0 V,CVCC = 100 nF,ADRV = 100 pF,LDRV = 1.5 nF;典型值 TJ = 25 ℃,min/max 为 TJ = −40~125 ℃,除非另有说明。
译注(单位):① 提取文本中 kW/W=kΩ/Ω、mF=µF;② 下列参数的单位列原印 “mA”,经物理意义与正文/图表交叉验证疑为 “µA”,数值照录未改:IATH、IDTH、IFLT(OTP)、IFB_0、Ibias、IHV(off1~3)、ISW(off1~3)、ISW(on1~3)(详见附注 2);③ tDCM_SS 单位原印 ms,按式 1 数值例应为 µs(见附注 4)。
| 参数 | 测试条件 | 符号 | Min | Typ | Max | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 启动与供电电路(START-UP AND SUPPLY CIRCUITS) | ||||||
| 启动阈值 | VCC 上升 | VCC(on) | 14.5 | 15.2 | 15.9 | V |
| 开通后最低工作电压 | VCC 下降 | VCC(off) | 8.5 | 9.0 | 9.9 | V |
| 工作迟滞 | VCC(on) − VCC(off) | VCC(HYS) | 5.5 | – | – | V |
| 内部锁存/逻辑复位电平 | VCC 下降 | VCC(reset) | 5.6 | 6.1 | 6.6 | V |
| Istart1 转换为 Istart2 的 VCC 电平 | VCC 上升,IHV = Istart1 | VCC(inhibit) | 0.27 | 0.57 | 1.03 | V |
| VCC(off) 到驱动关断的超时延迟 | VCC 下降 | tdelay(Vcc_off) | – | 42 | 100 | ms |
| 启动延迟 | 自 VCC(on) 到首条 LDRV 脉冲 | tdelay(start) | 8 | 34 | 60 | ms |
| 启动时间 | CVCC = 0.47 µF,VCC 从 0 V 到 VCC(on) | tstart-up | – | 2.53 | 6.5 | ms |
| 达到额定启动电流源的最低 HV 引脚电压 | VCC = VCC(on) − 0.5 V | VHV(MIN) | – | – | 40 | V |
| VCC 引脚灌出的抑制电流 | VCC = 0 V | Istart1 | 0.342 | 0.540 | 0.794 | mA |
| VCC 引脚灌出的启动电流 | VCC = VCC(on) − 0.5 V | Istart2 | 2.5 | 3.67 | 4.4 | mA |
| 启动电路关态漏电流 | VHV = 162.5 V | IHV(off1) | – | – | 23 | mA† |
| 同上 | VHV = 325 V | IHV(off2) | – | – | 24 | mA† |
| 同上 | VHV = 700 V | IHV(off3) | – | – | 25 | mA† |
| SW 引脚关态漏电流 | FLT = 0 V,VHV = 162 V | ISW(off1) | – | – | 1.5 | mA† |
| 同上 | VHV = 325 V | ISW(off2) | – | – | 2 | mA† |
| 同上 | VHV = 700 V | ISW(off3) | – | – | 4 | mA† |
| SW 引脚有态电流消耗 | VATH = VDTH = 0 V,VHV = 162 V | ISW(on1) | 92 | 117 | 152 | mA† |
| 同上 | VHV = 325 V | ISW(on2) | 92 | 118 | 153 | mA† |
| 同上 | VHV = 700 V | ISW(on3) | 92 | 119 | 154 | mA† |
| 供电电流:FLT 引脚 OTP | VCC = VCC(on) − 0.5 V | ICC1A | 0.14 | 0.24 | 0.32 | mA |
| 供电电流:FLT 引脚 OVP | VCC = VCC(on) − 0.5 V | ICC1B | 0.14 | 0.25 | 0.32 | mA |
| 供电电流:锁存故障 | VCC = VCC(on) − 0.5 V | ICC1C | 0.14 | 0.22 | 0.32 | mA |
| 供电电流:跳模式(不含 FB 与 FLT 电流) | VFB = 0 V | ICC2 | 0.18 | 0.26 | 0.35 | mA |
| 工作电流 500 kHz | Fsw = 500 kHz,ADRV = LDRV = 100 pF | ICC3 | 2.25 | 4.00 | 6.17 | mA |
| 工作电流 100 kHz | Fsw = 100 kHz,VCC = 20 V | ICC4 | 2.0 | 4.0 | 6.0 | mA |
| 工作电流 500 kHz | Fsw = 500 kHz,VCC = 10 V | ICC5 | 9 | 13 | 16 | mA |
| VCC 过压保护阈值 | 锁存事件 | VCC(OVP) | 26.6 | 27.8 | 29.2 | V |
| VCC 过压保护超时延迟 | tdelay(Vcc_OVP) | 40 | 63 | 90 | ms | |
| 掉电检测(BROWNOUT DETECTION) | ||||||
| 系统启动阈值 | VHV 上升(直流电平) | VHV(start) | 109 | 113 | 118 | V |
| 掉电阈值 | VHV 下降(直流电平) | VHV(stop) | 92 | 98 | 104 | V |
| 迟滞 | VHV(HYS) | 9 | 15 | – | V | |
| 掉电检测消隐时间 | VHV 下降 | tHV(stop) | 40 | 50 | 60 | ms |
| 系统启动阈值滤波 | 交流波形上升 | tdelay(HV_start) | 30 | 70 | 110 | ms |
| 掉电检测消隐时间滤波 | 交流波形下降 | tdelay(HV_stop) | 243 | 396 | 551 | ms |
| 软启动(SOFT-START) | ||||||
| 软启动时间 | CS 从 0 斜坡上升到 Ilimit 的时间 | tsoft-start | 6 | 7.5 | 9 | ms |
| 软启动开始处的强制 DCM 时间 | RT = 33 kΩ(303 kHz) | tDCM_SS | 512 | 706 | 850 | ms† |
| FB 与 DTH 阈值比较的时刻 | 软启动结束到 ACF/DCM 判定的时间 | tMODE_Sam | 13.5 | 16 | 18.5 | ms |
| 振荡器(OSCILLATOR) | ||||||
| ACF 模式最低振荡频率 | VSW = 15 V,RT = 100 kΩ | Fosc_ACF_100 | 78 | 100 | 121 | kHz |
| ACF 模式最低振荡频率 | VSW = 15 V,RT = 20 kΩ | Fosc_ACF_500 | 430 | 532 | 650 | kHz |
| 频率调制界限 | VSW = 调制中;RT = 100 kΩ,4.20 × Fosc_ACF(注 3) | Fosc1_LL_ACF_UB1 | 310 | 420 | 530 | kHz |
| 同上 | RT = 42.2 kΩ,4.20 × Fosc_ACF(注 3) | Fosc1_LL_ACF_UB2 | 700 | 861 | 1000 | kHz |
| DCM 模式低/高线振荡频率 | RT = 20 kΩ,FB = DCM→ACF 触发阈值 −5 mV | Fosc_DCM_2 | 200 | 260 | 320 | kHz |
| 最大占空比 | Fosc = 100 kHz,RT = 100 kΩ | DMax_100 | 53 | 75 | 96 | % |
| 同上 | Fosc = 205 kHz,RT = 49.9 kΩ | DMax_400 | 60 | 79 | 92 | % |
| 同上 | Fosc = 500 kHz,RT = 20 kΩ,Tmin_OFF | DMax_500 | 53 | 69 | 88 | % |
| ADRV 最小关断时间 | 以驱动电压 50% 处、自 LDRV 下降沿到上升沿测量 | Tmin_OFF | 365 | 582 | 808 | ns |
| 转换模式(TRANSITION MODE) | ||||||
| ACF→DCM 转换(ADRV LEM 软停止时间) | S02 | tACF_DCM_Trans | – | 0 | – | ms |
| 同上 | G03、G04 | tACF_DCM_Trans1 | 1 | 0.506 | 1 | ms |
| DCM→ACF 转换(ADRV LEM 软启动时间) | S02、G03、G04 | tDCM_ACF_Trans1 | 3.5 | 4 | 4.7 | ms |
| DCM→ACF 转换后的消隐时间 | DCM→ACF 比较器被消隐的时长 | tDCM_ACF_HOLD | 0.9 | 1 | 1.1 | ms |
| ACF→DCM 电平触发时间 | ACF→DCM 比较器在转换前须保持为高的时长 | tACF_DCM_HOLD | 11 | 12 | 17 | ms |
| ACF 前所需的 DCM 周期数 | DCM 运行 | NDCM | 18 | # | ||
| ATH 功能(ATH FUNCTION) | ||||||
| ATH 灌出电流 | ATH = 2 V | IATH | 9.4 | 10 | 10.5 | mA† |
| ATH 档 0 | 50 mV | ATH_BIN0 | 1.00 | 1.04 | 1.07 | – |
| ATH 档 1 | 180 mV | ATH_BIN1 | 1.16 | 1.20 | 1.23 | V |
| ATH 档 2 | 220 mV | ATH_BIN2 | 1.326 | 1.36 | 1.394 | V |
| ATH 档 3 | 270 mV | ATH_BIN3 | 1.482 | 1.52 | 1.558 | V |
| ATH 档 4 | 330 mV | ATH_BIN4 | 1.638 | 1.68 | 1.722 | V |
| ATH 档 5 | 390 mV | ATH_BIN5 | 1.794 | 1.84 | 1.886 | V |
| ATH 档 6 | 460 mV | ATH_BIN6 | 1.95 | 2 | 2.05 | V |
| ATH 档 7 | 540 mV | ATH_BIN7 | 2.106 | 2.16 | 2.214 | V |
| ATH 档 8 | 630 mV | ATH_BIN8 | 2.262 | 2.32 | 2.378 | V |
| ATH 档 9 | 740 mV | ATH_BIN9 | 2.418 | 2.48 | 2.542 | V |
| ATH 档 10 | 870 mV | ATH_BIN10 | 2.574 | 2.64 | 2.706 | V |
| ATH 档 11 | 1.02 V | ATH_BIN11 | 2.73 | 2.8 | 2.87 | V |
| ATH 档 12 | 1.19 V | ATH_BIN12 | 2.886 | 2.96 | 3.034 | V |
| ATH 档 13 | 1.39 V | ATH_BIN13 | 3.042 | 3.12 | 3.198 | V |
| ATH 档 14 | 1.63 V | ATH_BIN14 | 3.198 | 3.28 | 3.362 | V |
| DTH 功能(DTH FUNCTION) | ||||||
| DTH 引脚上拉电流 | RT = 100 kΩ | IDTH | 15.25 | 16.0 | 16.75 | mA† |
| DTH 触发电压 | VDTH = 500 mV,FB 下降 | VFB_DTH1 | 0.45 | 0.50 | 0.55 | V |
| 同上 | VDTH = 1.5 V,FB 下降 | VFB_DTH2 | 1.45 | 1.5 | 1.55 | V |
| 同上 | VDTH = 3.0 V,FB 下降 | VFB_DTH3 | 2.95 | 3.0 | 3.05 | V |
| 斜坡补偿(SLOPE COMPENSATION) | ||||||
| 斜坡补偿起始占空比 | ACF 与 DCM 模式均适用 | DSlope_Start | 32 | 41.2 | 50 | % |
| 补偿斜坡斜率 | SRAMP | 110 | 143 | 190 | mV/ms | |
| DCM 模式频率折返(DCM MODE FREQUENCY FOLDBACK) | ||||||
| CS 检测峰值电流被冻结(于 FB 引脚)的反馈电压 | VFB(Ipk_freeze)_0 | 740 | 792 | 850 | mV | |
| CS 引脚峰值电流下限阈值 | RT = 100 kΩ | VCS(Ipk_freeze)_0 | 160 | 220 | 270 | mV |
| FB 低于 VFB(Ipk_freeze) 时设定 | RT = 33.3 kΩ | VCS(Ipk_freeze)_1 | 280 | 349 | 410 | mV |
| 同上 | RT = 20 kΩ | VCS(Ipk_freeze)_2 | 390 | 475 | 560 | mV |
| 最低振荡频率 | 运行模式 = DCM,VFB = 400 mV | Fosc(min) | 20.5 | 30 | 40 | kHz |
| DCM 模式低/高线振荡频率 | RT = 20 kΩ,FB = DCM→ACF 触发阈值 −5 mV | Fosc_DCM_2 | 220 | 260 | 305 | kHz‡ |
| 达到最低开关频率(于 FB 引脚)的反馈电压 | Fsw = Fosc(min) | VFosc(min) | 370 | 400 | 440 | mV |
| 跳周期比较器触发(于 FB 引脚)的反馈电压 | 反馈下降 | VFB(skip) | 370 | 400 | 440 | mV |
| 跳周期比较器迟滞 | 反馈上升 | VFB(skip)_hys | 38 | 66 | 94 | mV |
| 跳周期唤醒时间 | FB > VFB(skip) + VFB(skip)_hys + 100 mV | TSkip_wake | 14 | 24 | 34 | ms |
| 反馈(FEEDBACK) | ||||||
| 开路引脚电压 | VFB(open) | 4.89 | 5.0 | 5.1 | V | |
| VFB 到内部电流设定点分压比 | VFB = 4 V | KFB | 3.75 | 4.00 | 4.20 | – |
| 内部上拉电阻 | VFB = 0.4 V | RRFB_0 | 80 | 100 | 120 | kΩ |
| 内部上拉电流 | VFB = 0.4 V | IFB_0 | 83 | 99 | 114 | mA† |
| FLT 保护(FLT PROTECTION) | ||||||
| 过压保护(OVP)阈值 | VFLT 上升 | VFLT(OVP) | 2.9 | 3.0 | 3.1 | V |
| OVP 检测延迟 | VFLT 上升 | tdelay(OVP) | 21 | 35 | 49 | ms |
| 过温保护(OTP)阈值 | VFLT 下降(注 2) | VFLT(OTP_in) | 0.35 | 0.40 | 0.45 | V |
| OTP 退出阈值 | VFLT 上升(注 2) | VFLT(OTP_out) | 0.870 | 0.937 | 0.990 | V |
| 首次上电时 OTP 退出阈值 | VFLT 上升,首次 VCC 上电 | VFLT(OTP_out_1st) | 0.370 | 0.418 | 0.470 | V |
| OTP 检测延迟 | VFLT 下降 | tdelay(OTP) | 21 | 33 | 49 | ms |
| OTP 上拉电流源 | VFLT = VFLT(OTP_in) + 0.2 V | IFLT(OTP) | 42.5 | 45.5 | 48.5 | mA† |
| FLT 输入钳位电压 | VFLT(clamp) | 1.69 | 1.75 | 1.90 | V | |
| FLT 输入钳位串联电阻 | RFLT(clamp) | 1.26 | 1.58 | 1.90 | kΩ | |
| 过功率保护(OVER POWER PROTECTION) | ||||||
| OPP 电流跨导 | VHV_peak = 123 V / 346 V | HV_GM | 112 | 188 | 265 | nS |
| HV 更新时间 | 设计保证 | TUPDATE | – | 30.7 | – | ms |
| 限流保护(CURRENT LIMIT PROTECTION) | ||||||
| 宣告故障前的 OCP 事件计数 | VCS > VILIM(OCP) | NOCP | 5 | k# | ||
| 宣告故障前的 SCP 事件计数 | VCS > VILIM(SCP) | NSCP | 5 | 5 | 5 | # |
| 自恢复重启定时器 | Tauto_retry | 1460 | 1600 | 1755 | ms | |
| CS 引脚内部上拉电流 | VCS = 0.8 V | Ibias | 0.7 | 1 | 1.3 | mA† |
| 电流检测(CURRENT SENSE) | ||||||
| 逐周期限流阈值(OCP,DCM) | DCM 阈值 | VILIM(OCP)_DCM | 740 | 785 | 825 | mV |
| 逐周期限流阈值(ACF) | RT = 100 kΩ,FSW = 100 kHz | V(OCP)_ACFC1_100 | 740 | 785 | 825 | mV |
| 同上 | FSW = 166 kHz | V(OCP)_ACFC1_166 | 740 | 785 | 825 | mV |
| 同上 | FSW = 175 kHz | V(OCP)_ACFC1_175 | 710 | 750 | 795 | mV |
| 同上 | FSW = 213 kHz | V(OCP)_ACFC1_213 | 670 | 710 | 750 | mV |
| 同上 | FSW = 238 kHz | V(OCP)_ACFC1_238 | 635 | 680 | 725 | mV |
| 同上 | FSW = 250 kHz | V(OCP)_ACFC1_250 | 610 | 650 | 688 | mV |
| 同上 | FSW = 263 kHz | V(OCP)_ACFC1_263 | 580 | 620 | 660 | mV |
| 同上 | FSW = 300 kHz | V(OCP)_ACFC1_300 | 550 | 590 | 630 | mV |
| 同上 | FSW = 400 kHz | V(OCP)_ACFC1_400 | 550 | 590 | 630 | mV |
| LEM 期间的逐周期限流阈值(OCP) | 转换模式(ACF→DCM 或 DCM→ACF) | VILIM(OCP)_Trans | 1.12 | 1.19 | 1.26 | V |
| 短路保护(SCP)阈值 | ACF 与 DCM 均适用 | VILIM(SCP) | 1.12 | 1.19 | 1.26 | V |
| LEM 期间的 SCP 阈值 | 转换模式(ACF→DCM 或 DCM→ACF) | VILIM(SCP)_Trans | 1.31 | 1.391 | 1.48 | V |
| OCP 前沿消隐延迟 | S02 | TLEB(OCP)0 | – | 195 | 230 | ns |
| 同上 | G03、G04 | TLEB(OCP)1 | – | 121 | 141 | ns |
| SCP 前沿消隐延迟 | S02 | TLEB(SCP)0 | – | 147 | 172 | ns |
| 同上 | G03、G04 | TLEB(SCP)1 | – | 38 | 83 | ns |
| OCP 传播延迟 | CS 以 dv/dt = 20 V/ms 从 0 V 爬升到 1 V,至 LDRV 降到 8.5 V | TPROP(OCP) | – | 38 | 78 | ns |
| SCP 传播延迟 | CS 以 dv/dt = 20 V/ms 从 0 V 爬升到 1.6 V,至 LDRV 降到 8.5 V | TPROP(SCP) | – | 43 | 78 | ns |
| CS 开关放电电阻 | 以 5 mA 上拉电流测量 | RDS(ON)_CS | – | – | 80 | Ω |
| ACF 模式死区管理(DEAD TIME MANAGEMENT IN ACF MODE) | ||||||
| 谐振模式→储能模式电压阈值 | SW 引脚电压下降沿 | DT_R_E_VTH | 8 | 9.6 | 10.7 | V |
| 储能模式→谐振模式电压阈值 | SW 引脚电压上升沿 | DT_E_R_VTH | 9 | 9.6 | 11 | V |
| 储能→谐振模式死区 | 自 VSW > DT_E_R_VTH 到 ADRV 达 2.5 V | DT_E_R1 | 20 | 46 | 76 | ns |
| 最大死区(定时器自 ADRV 下降沿启动、DT_R_E 到期时复位) | S02 | DT_Max_1 | 380 | 449 | 515 | ns |
| 同上 | G03、G04 | DT_Max_2 | 229 | 276 | 320 | ns |
| 频率调制 ZVS 参考时间(自 ADRV 下降沿启动、DT_Max 时复位) | S02 | T_ZVS_1 | 350 | 415 | 462 | ns |
| 同上 | G03 | T_ZVS_2 | 188 | 221 | 300 | ns |
| 同上 | G04 | T_ZVS_3 | 228 | 261 | 340 | ns |
| 低边驱动器(LOW SIDE DRIVER) | ||||||
| LDRV 上升时间 | VLDRV = 2.4 V→8.5 V,VCC = VCC(off) + 0.5 V | TLS_rise | 2 | 10.7 | 20 | ns |
| 同上 | VCC = 18 V | TLS_rise(Clamp) | 2 | 10.6 | 20 | ns |
| LDRV 下降时间 | VLDRV = 8.5 V→2.4 V,VCC = VCC(off) + 0.5 V | TLS_fall | 1 | 6.5 | 15 | ns |
| 同上 | VCC = 18 V | TLS_fall(Clamp) | 1 | 5.9 | 15 | ns |
| LDRV 拉电流 | VCC = VCC(off) + 0.5 V | ILS_src | – | 0.855 | – | A |
| 同上 | VCC = 18 V | ILS_src | – | 0.847 | – | A |
| LDRV 灌电流 | VCC = VCC(off) + 0.5 V | ILS_snk | – | 1.41 | – | A |
| 同上 | VCC = 18 V | ILS_snk | – | 1.55 | – | A |
| LDRV 钳位电压 | VCC = 18 V,RDRV = 10 kΩ | VLDRV(Clamp) | 10.5 | 11.75 | 12.6 | V |
| ADRV | ||||||
| ADRV 上升时间 | VADRV = 1 V→3 V,920 pF 负载 | TADRV_rise | 15 | 28.5 | 49 | ns |
| ADRV 下降时间 | VADRV = 3 V→1 V,920 pF 负载 | TADRV_fall | 7 | 12.2 | 21 | ns |
| ADRV 拉电流 | VADRV = 2.5 V | IADRV_SRC | – | 65 | – | mA |
| ADRV 灌电流 | VADRV = 2.5 V | IADRV_SNK | – | 150 | – | mA |
| 允许最小脉宽 | MIN_PW_GD | 196 | 234 | 280 | ns | |
| ADRV 钳位电压 | RDRV = 10 kΩ | VADRV(Clamp) | 4.25 | 4.75 | 5.25 | V |
| 热关断(THERMAL SHUTDOWN) | ||||||
| 热关断 | 温度上升 | TSHDN | – | 150 | – | ℃ |
| 热关断迟滞 | 温度下降 | TSHDN(HYS) | – | 40 | – | ℃ |
(† 单位原印 mA,疑为 µA,见附注 2。‡ 与振荡器节同名参数 Fosc_DCM_2 数值不一致,见附注 5。)注 2:首次启动时 VFLT(OTP_out) 采用 VFLT(OTP_out_1st);首次软启动后,若 FLT 电压降到 VFLT(OTP_out) 以下,则 VFLT(OTP_out) 改为 900 mV。注 3:在超出本规格书规定的开关频率下运行可能损坏 IC 或系统,功能无法保证。另:产品参数性能按所列测试条件在电气特性中给出;在不同条件下运行时,其性能可能不在电气特性表的覆盖范围内。
8. 引言与功能描述(INTRODUCTION / FUNCTIONAL DESCRIPTION)
8.1 引言(概述)
NCP1568 实现有源钳位反激变换器,采用电流模式架构,主开关的关断事件由峰值电流决定。它是高频高密度适配器、开放机架电源等众多应用的理想选择。NCP1568 集成先进的控制与电源管理技术以及多模式运行,以满足严苛的法规要求;并具备无耗散过功率保护(OPP)、掉电保护(Brownout)以及 ACF 与 DCM 两种模式下的频率调制,实现全功率范围的效率优化。顾及极低待机功耗需求,控制器将电流消耗降至最低。
8.2 高压启动(HIGH VOLTAGE STARTUP,图 4)
NCP1568 集成经 HV 引脚访问的高压启动电路。HV 引脚同时是掉电检测电路与线电压检测器(检测交流线电压范围与交流在位/缺失)的入口。掉电检测器检测交流中断,线电压检测器以量化电平判定整流电压峰值;按检测到的输入电压范围,器件参数在内部自动调整以优化系统性能。HV 引脚经两只二极管分别接交流线 L 与 N,实现全波整流(图 4)。可在 HV 引脚串联低值电阻以限制引脚短路或浪涌时的电流,但串联电阻不应超过 3 kΩ(图 4:R1HV + R2HV ≤ 3 kΩ),否则掉电与线检测电路功能受损;此外 HV 对地电容大于 22 pF 可能造成掉线(line removal)误判。启动调压器为恒流源,把电流从交流输入端子(Vin)供到 VCC 引脚的供电电容 CCC。交流输入电压大于 VHV(discharge) 时,HV 引脚以 Istart1(典型 0.5 mA)向 VCC 灌电流,直至 VCC 超过 VCC(inhibit)(典型 700 mV,[译注:电气特性表 typ 0.57 V,以表为准]);超过后启动电流增大为 Istart2(典型 3.25 mA,[译注:表 typ 3.67 mA,以表为准])。VCC 低于 VCC(on) 且 HV 引脚电压高于 VHV(MIN) 时,NCP1568 持续以 Istart2 从 HV 灌向 VCC;若 VCC 跌破 VCC(inhibit),Istart2 禁用、回落为 Istart1。内部高压启动电路省去了外部启动元件;且因高压启动电路在正常、轻载、待机运行中功耗可忽略,这些电流源还降低空载功耗、提升系统效率。

典型启动中,VCC 以 0.47 µF 电容在 tstart-up 内充至 VCC(on)。CCC 充至启动阈值 VCC(on) 后,HV 启动电流源禁用,控制器等待 HV 引脚检测到掉电阈值被越过。若输入启动电压不满足,启动电流源保持禁用,直至 tdelay(Vcc_off) 到期后 VCC 跌破最低工作电压阈值 VCC(off);一旦到达该阈值,电流源重新使能、把 VCC 充回 VCC(on)(图 5 为典型启动序列)。若交流输入不满足掉电阈值或 FLT 引脚检出故障,器件继续以 HVBC 方式按需向 VCC 电容供电,直到全部故障清除;VCC 越过 VCC(on) 且确认 brown-in 后,器件充至 VCC(on) 并开始软启动序列。专用比较器监视 VCC:若 VCC 超过 VCC(OVP) 持续 tdelay(Vcc_OVP),控制器锁存进低功耗状态;要复位 OVP 故障,VCC 电压必须降到 VCC(reset) 以下。
8.3 VCC 电容取值计算(式 1~3,图 5/6)
CCC 在上电期间为控制器供电。电容取值必须保证在辅助电压爬升建立期间,VCC 维持在 VCC(off) 以上,否则 VCC 崩塌、控制器关断。工作偏置电流 ICC4、高边驱动器电流以及低边/高边驱动器输出的栅电荷负载都必须加以考虑。由于开关频率自 31 kHz 爬升到目标开关频率,DCM 模式、LEM 运行与 ACF 模式的频率均按梯形近似处理;DCM 运行期间高边驱动器没有栅驱动损耗(频率按 0 计),低边开关则取 LEM 与 ACF 运行所施加开关时间的平均值(式 1)。
$$f_{SW}=\frac{\Big(F_{SW\_MIN}+\tfrac{F_{SW\_DCM\_MAX}-F_{SW\_MIN}}{2}\Big)\cdot T_{DCM}+\Big(F_{SW\_DCM\_MAX}+\tfrac{F_{SW\_ACF\_MAX}-F_{SW\_DCM\_MAX}}{2}\Big)\cdot\big(T_{SS}-T_{DCM}\big)}{T_{SS}}\quad(\text{式 1})$$
数值例(原文):220.3 kHz ≈ [(31.25 kHz + (50−31.25)/2 kHz) × 695 µs + (50 kHz + (420−50)/2 kHz) × (8 ms − 695 µs)] / 8 ms。式中 F_SW_MIN=软启动起始频率钳位(31.25 kHz);F_SW_DCM_MAX=强制 DCM 段末频率(50 kHz);F_SW_ACF_MAX=RT 设定的目标 ACF 频率(例 420 kHz);T_DCM=强制 DCM 时长(695 µs);T_SS=软启动总时长(8 ms)。[译注:式 1 原印结果 220.3 kHz 与式 2 所用 218.1 kHz 略有出入,照录。] 外部栅电荷造成的电流增量按式 2 计算(ƒSW 为低边或高边 MOSFET 的软启动平均开关频率,Qg 为外部 MOSFET 栅电荷;设高边/低边 MOSFET 典型栅电荷 17 nC):
$$I_{ICC(gate\_Charge\_Total)}=f_{sw\_ls}\cdot Q_{g\_ls}+f_{sw\_hs}\cdot Q_{g\_hs}\quad(\text{式 2})\qquad 7.7\ \text{mA}\approx218.1\ \text{kHz}\times17\ \text{nC}+235\ \text{kHz}\times17\ \text{nC}$$
CCC 充至启动阈值后,先经 tdelay(start) 延迟以稳定全部内部电源、确保偏置建立后再继续运行与电平设定;tdelay(start) 到期后 IC 还要等各定时器到期才开始开关(图 6)。VCC 电容取值还须计入启动延迟、软启动时长及期间提供的全部电流(式 3);式 3 所得电容值应再增 20% 以覆盖电容容差,设计者还可为工作温度范围进一步加大:
$$C_{VCC\_MIN}=\frac{T_{Delay(Start)}\cdot(I_{CC1A}+I_{DRVQ})+(T_{Soft\_start1}+T_{MODE\_SAM1})\cdot(I_{CC3}+I_{DRV}+I_{CC(gate\_charge)})}{V_{CCON}-V_{CCOFF}}\quad(\text{式 3})$$
数值例(原文):64.3 µF ≈ [34 ms × (0.24 mA + 0.250 mA) + (8 ms + 16 ms) × (4.0 mA + 2.5 mA + 7.85 mA)] / (15.2 V − 9.9 V)。[译注:式中 IDRVQ、IDRV 原文未给定义,按上下文为驱动级电流项。]

8.4 HV 电流与空载工作
考虑空载运行时须注意:NCP1568 在 HV 引脚存在由关态漏电流引起的静态损耗,其直流漏电流在规格书中列为 IHV(Off1)、IHV(Off2)、IHV(Off3)。
8.5 掉电检测(BROWNOUT DETECTION,图 7/8)
HV 引脚是掉电与线电压检测器的访问入口。VCC 到达 VCC(on) 后,HV→VCC 电流源(Istart1 与 Istart2)关断;之后才评估线电压是否超过掉电电平——NCP1568 向 VCC 灌电流期间不评估线电压。VHV 高于掉电阈值 VHV(start) 持续 tdelay(HV_start)、且 VCC 已被 Istart2 充回 VCC(on) 后,启动序列随即开始。HV 电压每次跌破 VBO(stop)(=VHV(stop))即启动 tdelay(HV_stop) 定时器,[译注:原文此段先写 “typically 300 ms”、随后又写 “THV(stop) timer, typically 50 ms”,两定时器混写;按特性表:tHV(stop) typ 50 ms、tdelay(HV_stop) typ 396 ms,以表为准];若电压未回升超过 VBO(start),则启动 THV(stop) 定时器——该定时器设置得足够长,以忽略两个周期的掉电。THV(stop) 到期即建立掉电状态、终止驱动脉冲。若 HV 高于 VBO(start) 持续 tdelay(HV_start),THV(stop) 定时器复位、正常运行继续。图 7/8 给出典型掉电波形。

8.6 线电压检测与掉线检测(LINE DETECTION / LINE REMOVAL,图 9)
输入电压范围基于 HV 引脚测得的峰值电压判定。NCP1568 诸多性能随线电压而变,关键项:OPP 与限流(详见相应章节)。控制器把分压后的 VHV 与内部线选择阈值比较。控制器上电默认低线模式;在软启动完成、软启动等待或强制 ACF 期结束之前不会应用任何线变更,以保证软启动可重复、可靠且无毛刺。软启动等待结束后,系统即可按线电压对参数进行变更。每个线周期检测上升的电压,连续更新测得的高压电平,用于确定斜率与档位。HV 检测器用内部比较器与分压后的 HV 电压数字跟踪线电压的升降:首个被测线周期中,每越过一个递增的参考触发电平就抬高记录的最大值,直至到达最大;随后随电压下降继续测量;当 HV 检测器测得下降 2 个档位,即可判定出现了最大值——内部数字检测保持当前值并加 2 档得到峰值,称为保持最大 HV 值(HMHVV)。要更新 HMHVV,须把峰值测量得到的当前 HV 值(CHVV)重复测得两次。电压发生大幅升降时,HV 检测器每 32 ms 只允许 HMHVV 增或减一档。前置模拟滤波器 tdelay(line)=253 µs [原印 ms,译注] 用于确保高低毛刺不改变档位。注意:部分线相关功能使用 CHVV、部分使用 HMHVV,见相应章节。掉线检测(Line Removal):一旦检出掉线,立即停止开关——有源钳位反激的许多功能由线电压决定。IC 进入类似其他故障的等待状态,直到重新施加交流电压或 VCC 跌破 VCC(reset)(图 9 时序:线定时器启动→到期→IC 进低静态电流;斜率检测复位;驱动停;故障标志;VCC 以 ICC5/ICC1A 放电)。

8.7 PWM 架构与多模式算法(PWM ARCHITECTURE / MULTI MODE ALGORITHM,图 10)
NCP1568 采用峰值电流模式 PWM 架构。峰值电流模式简化环路补偿(通常简单的 II 型补偿器即可),且相对标准电压模式可实现更激进的带宽;还天然提供限流与线前馈,线瞬态响应优良。但峰值电流模式在占空比大于 50% 时易受次谐波振荡影响(窄/宽脉宽交替),故 NCP1568 另有附加斜坡补偿。四种运行模式:1. 变频有源钳位运行;2. DCM 运行与 ACF 运行间的相互转换;3. 带频率折返的 DCM;4. 跳模式。多模式算法按负载条件优化效率:ACF 运行中磁化电流为连续导通(CCM);待机时有源钳位拓扑工作在高峰值电流,原边钳位管与主管构成同步 buck-boost 结构、磁化电流穿越第一与第三象限。若 IC 在全线/全负载保持 ACF 运行,结果是高峰值电流带来高导通损耗、磁芯损耗与铜损;负载降低时虽仍保持 ZVS,但轻载下 ZVS 不足以抵消这三大损耗,效率反而低于 DCM 运行。图 10:空载→满载的频率转换与 DCM→ACF 运行(Fmax = 4.2×F(RT);31 kHz 钳位;跳模式;DTH/ATH 阈值;FB ↔ Iload)。

8.8 振荡器(OSCILLATOR,式 4,图 11)
RT 电阻设定内部振荡器的最低频率。对有源钳位反激拓扑,最低频率通常选在最低输入电压、最低目标输出电压与最大负载电流处。内部放大器在 RT 引脚强制 2 V,从 RT 电阻灌出的电流供内部振荡器用于设定最低开关频率。RT 电阻设定的频率按式 4:
$$F_{OSC}=\frac{1}{R_T\times100\ \text{pF}}\quad(\text{式 4})\qquad\text{例:}100\ \text{kHz}=\frac{1}{100\ \text{k}\Omega\times100\ \text{pF}}$$
式中 FOSC 为 RT 电阻值设定的频率。RT 编程的频率即最低 ACF 开关频率;图 11 给出 10 kΩ~100 kΩ 的 RT-振荡频率关系;RT 电阻最小值为 10 kΩ。
8.9 导通与关断时间限制(ON AND OFF TIME RESTRICTIONS,式 5,图 12)
NCP1568 在 ACF 模式恒有内部最小关断时间 590 ns,保证每个开关周期留有足够时间完整执行一次成功的高边脉冲。最小关断时间恒定,但 IC 另设约 78% 的最大占空比限制,用于高边驱动器自举电容再充电并避免变压器饱和。恒定关断时间 590 ns 下,超过 400 kHz 后最大占空比由最小关断时间决定——因此最大占空比并非常数。频率-占空比曲线见图 12;最大占空比如式 5:
$$\mathrm{Duty\_Ratio}=\begin{cases}133\ \text{ns}\times F_{SW}+73.7\% & F_{SW}\le350\ \text{kHz}\$$4pt] 1-F_{SW}\times0.59\ \mu\text{s} & F_{SW}\ge350\ \text{kHz}\end{cases}\quad(\text{式 5})$$
8.10 ACF 振荡器运行——基于 ZVS 的数字频率调制(图 13)
为最小化 ACF 运行损耗,随负载与输入电压变化,工作频率需相应改变以使额外环流最小。超结 FET 实现 ZVS 所需的负电流通常约 −0.5 A;GaN 等宽禁带器件 COSS 通常更低,所需电流可更小。通过以数字方式调节振荡频率,保持负磁化电流近似恒定——直到 SW 节点下降时间在全线/全负载范围内被调制到预定的死区时间。NCP1568 内部编程了时间基准 T_ZVS,并按 ADRV 下降沿到 ZVS 比较器在 SW 节点检出 ZVS 的时间累积误差信号:SW 下降快、ZVS 早于基准时间 T_ZVS → 说明复位节点能量有余,应升高频率(有效缩短关断时间);升频后复位 SW 节点的能量减少,低边开关所需导通时间缩短、ΔIM 变小,系统损耗降低。若 ZVS 发生在 T_ZVS 之后,说明频率过高,须降低频率以保证良好的 ZVS。若 ZVS 始终不发生而到达最大允许时限(DT_Max),本开关周期结束、LDRV 开通,但降频作用于下一个开关周期。净效果:占空比得以维持、负载电流得以支撑、频率随负载调整以提供足够能量实现 ZVS。T_ZVS 由两段内部可编程时间构成:T_ZVS = T_ZVS_A + T_ZVS_B;T_ZVS_A 为 DT_Max 时间的一半,是对总 T_ZVS 的粗调;T_ZVS_B 为细调;可选值见型号解码信息(图 13:T_ZVS 与 DTMAX 时序关系)。

8.11 DCM 振荡器运行与频率折返(DCM OSCILLATOR OPERATION / FREQUENCY FOLDBACK,图 14)
DCM 模式中,频率取决于 DCM→ACF 阈值设定与 FB 电压;最高振荡频率为 RT 电阻设定频率的 1/2;DCM 模式还实现正比于 FB 引脚电压的频率折返。法规强制的待机功耗与各负载点轻载效率指标,要求 IC 在处于 DCM 模式时改变工作频率。DCM 运行中,FB 到达可设定的 VDTH 阈值时频率最高;FB 电压降到最低点 VFB(skip) 跳阈值时频率最低。由于 DCM→ACF 阈值可编程,VCO 须按所选 VDTH 阈值改变斜率(图 14:VCO = FSW/(2×0.8 V) 与 VCO = FSW/(2×3.2 V))。频率折返模式中,NCP1568 按峰值电流工作:设定主管导通时间,外环自 VTH_DCM_ACF 阈值到 VFB(Ipk_freeze) 阈值采用变频控制;FB 电压到达 VFB(Ipk_freeze) 后,峰值电流下限冻结到 VCS(Ipk_freeze) 值——若 PWM 比较器需要更长导通时间以满足控制环路,IC 仍可产生高于 VCS(Ipk_freeze) 的峰值电流。把峰值电流冻结到最小值加快了频率折返斜率;此后峰值电流冻结、振荡频率改变以维持输出稳压。负载继续下降则频率持续降低,直到最低频率钳位 FOSC(min)(31 kHz,[译注:表 typ 30 kHz,以表为准]);最低频率出现在 VFB(skip) 阈值(FB 引脚典型 400 mV)处,在该阈值处使能跳周期运行。
8.12 DCM 最低频率钳位与跳模式(DCM MINIMUM FREQUENCY CLAMP AND SKIP MODE)
最低开关频率钳位防止开关频率低于 FOSC(min)(31 kHz 典型 [译注:表 typ 30 kHz])。开关周期超过 40 µs [原印 ms,译注] 时即启动新的开关周期。由于 NCP1568 强制最小峰值电流与最低频率,功率输送无法连续控制到零负载——因此改为:FB 低于跳周期电平 VFB(skip) 时开始跳脉冲,VFB 超过 VFB(skip) + VFB(skip)_hys 时恢复运行。跳模式是轻载下的高效控制方法。
8.13 DCM→ACF 转换(ADRV 软启动,LEM,图 15/16)
满足从 DCM 转入 ACF 的全部条件后,NCP1568 以前沿调制(Leading Edge Modulation, LEM)软启动 ADRV:ADRV 软启动把 DCM 运行期间储存于钳位电容的能量缓慢放电到输出。在 ADRV 软启动时间 TDCM_ACF_Trans 内,ADRV 脉冲从约 250 ns 的最小值受控递增至 1−D。图 15 示出 DCM→ACF 转换期 ADRV 的前沿调制:LEM 期间次级电流的形状开始接近谐振电流,ADRV 软启动完成后整个 1−D 周期均可看到谐振电流。图 16 典型转换过程(满载→0 A:DCM/Skip 交替→DCM→LEM→ACF;ATH 阈值 3.2 V(又称 DCM→ACF 阈值)、Qskip 退出 1.2 V、限流 790 mV→转为基于频率的限流、F→F/2→32 kHz、LEM 完成后限流维持抬升电平 1 ms、DCM 模式要求 18 个开关周期)。
8.14 转换期硬开关规避与 ACF→DCM 转换(ADRV 软停止,图 17)
高边开关开始 LEM 之前,SW 节点像经典反激一样退磁并振铃。LEM 开始后,SW 节点的退磁过程被 SW 上拉至钳位电容电压所打断;SW 停留在钳位电容电压的时间稳步增加,退磁振铃特征幅值持续增大。两种结局:要么 LEM 在无对地振铃的情况下结束、进入完全 ACF 模式;要么 SW 在下降振铃中被低边 FET 体二极管钳到地——在体二极管导通时开通高边开关会扰动系统、抽干钳位电容能量,并在变压器初次级造成大尖峰。ACF→DCM 转换(ADRV 软停止):ACF 运行中若 FB 低于外部 DTH 设定阈值并持续 TACF_DCM_HOLD,系统经 LEM 开始从 ACF 开关向 DCM 开关的转换;TACF_DCM_trans 期间有源钳位 FET(ADRV)占空比在多周期内受控减小,同时实施降至 RT 电阻设定频率一半(1/2×Fosc)的非线性频率折返。软停止采用前沿调制技术;软停止时间 TACF_DCM_trans 典型约 500 µs [原印 ms,译注;表 tACF_DCM_Trans1 typ 0.506 ms],软停止波形见图 17(最后若干脉冲 ≈250 ns)。

8.15 ATH 引脚功能(图 18/19,表 5)
ATH 引脚用于设定 DCM→ACF 阈值:用固定电流与电阻产生模拟电压;4 位 A/D 把它量化为档(bin),每档映射到精确的内部基准电压,与反馈比较以转入 ACF 运行(图 18:内部 5 V 轨、10 µA 电流源 [原印 mA,译注]、4 位 A/D 40 mV–1.15 V、ATH[0:3]、BG 基准分接头 ATHS[0:1]、OTP 位、DCM→ACF 比较器)。ATH 引脚电流源在 VCC 超过 VCC(on) 后开通,灌出电流 10 µA ±5% [原印 mA,译注];在所有正常运行条件(DCM 运行、ACF 运行、跳模式)期间持续灌出;开通时序见图 19。电阻设定范围:选定某一档后,该档映射到固定的内部电压;ATH 引脚上测得的电压仅用于选择数字档,其容差不影响内部选中的电压;映射基准分接头容差约 ±2.5%。表 5 给出 DCM→ACF 档位阈值与电阻映射:
| R96 电阻(kΩ) | FB 触发点内部基准(V) | R96 电阻(kΩ) | FB 触发点内部基准(V) | |
|---|---|---|---|---|
| 161.2 | 3.28 | 46.4 | 2 | |
| 139.6 | 3.12 | 39.2 | 1.84 | |
| 118 | 2.96 | 33 | 1.68 | |
| 102.2 | 2.8 | 27.4 | 1.52 | |
| 86.4 | 2.64 | 22 | 1.36 | |
| 74.8 | 2.48 | 18.2 | 1.2 | |
| 63.2 | 2.32 | 8 | 1.04 | |
| 53.4 | 2.16 |
8.16 DTH 引脚功能(图 20)
DTH 引脚是实时引脚:软启动完成且强制 ACF 时间(见软启动一节)到期后,IC 会持续观测该引脚。VCC 超过 VCC(on) 后,DTH 开始灌出 16 µA [原印 mA,译注]。引脚上电容的大小决定引脚电压到达稳态前的延迟 [译注:原文写 “ATH pin”,按上下文应为 DTH 引脚];100 nF 是消噪与时序的标准推荐值。施加于 DTH 引脚的电阻范围可为 0 Ω~187.5 kΩ,设定 0 V~3 V 的电压阈值:$V_{DTH}=I_{DTH}\times R_{DTH}$。图 20 给出最常见预期的 ACF→DCM 阈值(VDTH 0.4~2 V vs RDTH 25~125 kΩ)。DCM 运行中 DTH 电流源关断。
8.17 软启动与强制 DCM(SOFT START / FORCED DCM,图 21)
VCC 到达 VCC(on)、VHV > VHV(Start)、无其他故障且 tdelay(start) 到期——全部条件满足后即启动软启动。首条 LDRV 脉冲发出前,FB 电压由连接到内部 5 V 源的上拉电流源与电阻保持为高。正常运行中光耦与电流源调节 FB 节点;软启动期间,在输出电压超过次级基准电压与光耦正向压降之和之前 FB 不受调节。IC 倾向于在第一条开关脉冲就转入 ACF 模式(此时 FB 电压高于 ATH 引脚可设定的任何阈值;重载时 IC 的自然倾向就是 ACF)——各条件看似都满足 ACF 软启动的要求,但高电压位移器与驱动器的自举(boot)脚尚未充电。因此 NCP1568 在软启动前段 TDCM_SS(典型 706 µs [原印 ms,译注])工作于 DCM,确保自举电容充电。软启动期间,PWM 脉宽按内部限流基准向终值斜坡上升,逐渐加宽。TDCM_SS 后,IC 经 LEM 过程缓慢增加 ADRV 导通时间;内部限流到达最大值后,IC 进入 ACF 模式运行。还须等待称为 TMODE_Sam 的附加时间(典型为软启动时间的两倍),让输出到达稳压、FB 节点稳定;TMODE_Sam 到期后,ACF 判定电路与逻辑不再被操纵,而是随输出负载的需要自行转换以获得最优频率。强制 DCM(Forced DCM):为高边驱动器提供足够数量的低边脉冲以给自举电容充电,并让驱动器有充足时间执行内部启动序列。最初几个开关周期输送到输出的最大电流由最小导通时间决定(最小导通时间=LEB+CS 比较器传播延迟+栅驱动+FET 关断之和)。为降低初级与次级启动电流应力,TDCM_SS(典型 706 µs)期间频率斜坡上升至 RT 设定振荡频率的一半。图 21(占空比与频率调制:CS/LDRV/ADRV、FOSC→FOSC/2→31 kHz→0 Hz、TDCM_SS、TDCM_ACF_trans、Tsoft_start、TMODE_sample、VOUT、DCM/ACF 逻辑释放)。

8.18 斜坡补偿与反馈引脚(SLOPE COMPENSATION / FEEDBACK PIN,图 22)
固定频率峰值电流模式控制在占空比大于 50% 时易发生次谐波振荡(SW 节点宽窄脉宽交替)。把附加补偿斜坡加到检测到的电感电流上,或从环路误差电压(FB)中减去,均可防止次谐波振荡。采用电流模式控制的反激拓扑中,该稳定斜坡(即斜坡补偿)的斜率正比于变换器的下行斜率(占空比大于 50%);消除振荡的最小斜坡补偿量等于下行斜率的 1/2;而死区补偿时斜坡等于整个下行斜率。注意:斜坡补偿越高,变换器交流特性越接近电压模式。NCP1568 的斜坡补偿设为 143 mV/ms。
FB 引脚配 100 µA [原印 mA,译注] 上拉电流源与 100 kΩ 电阻;上拉电流源与电阻配合光耦调节系统输出电压(图 22)。
8.19 低边驱动器与有源钳位驱动器(LOW SIDE DRIVER / ACTIVE CLAMP DRIVER,图 23)
低边驱动器以地为基准,适于直接驱动大栅电容开关:拉电流 ILS_src 典型 1.3 A [译注:电气特性表 0.855 A,以表为准],1.5 nF 负载下上升时间 TLS_rise 典型 10.7 ns;无需附加下拉电路——灌电流 ILS_snk 典型 2.5 A [译注:表 1.41 A,以表为准],1.5 nF 负载下下降时间 TLS_fall 典型 6.5 ns。低边驱动器还内置钳位 VLDRV(low)(典型 11.75 V),在控制器 VCC 电压超过 20 V 时防止栅压超出最大额定值,并降低系统损耗。IC 以 500 kHz、100 pF 负载同时开关 LDRV 与 ADRV 时取 ICC3(典型 3.9 mA [译注:表 4.00 mA,以表为准]);1.5 nF 负载、100 kHz 与 500 kHz 满载时增至 ICC4 与 ICC5——4.0 mA 与 13 mA。有源钳位驱动器 ADRV 以地为基准,适于向内置电平位移器的高边驱动器发送 5 V 逻辑方波,调制有源钳位 FET 的导通时间;95 mA 拉电流与 231 mA 灌电流 [译注:电气特性表为 65 mA/150 mA,与特性页一致,以表为准] 也足以驱动脉冲变压器。图 23 驱动器框图(5 V 稳压器、EN_VCC、VCC_OFF 比较器 9.0 V/迟滞 600 mV、死区逻辑 DEADTime_SETFR[2:0]/DEADTime_SETRF[2:0]、ADRV 的 APU/APD 与 12 V 钳位、LDRV 的 LSPU/LSPD、RPDLS、迟滞 1 V)。

8.20 自适应死区时间(ADAPTIVE DEAD TIME,图 24)
NCP1568 内置自适应死区时间,使有源钳位反激变换器效率最大化。有源钳位拓扑的死区可借助 SW(桥)节点的两种运行模式来描述:谐振模式——拓扑处于主动钳位、SW 为高,电流可进出钳位电容(能量储存并循环于钳位电容的时段,以 SW 高电压为特征);储能模式——低边 FET(或其体二极管)导通,SW 近地电位、原边电感电流为正斜率。储能模式中磁化电感电流持续爬升,直到低边驱动由高转低;随后环流把 SW 拉高,SW 电压变化速率取决于所选 FET 在桥节点的压控寄生电容、原边电流、磁化电感、漏感等因素——决定 SW 升降时间的许多因素与设计相关,故须采用自适应死区控制电路在宽应用范围内优化效率。储能→谐振模式的 SW 转换中,大部分时间耗费在:SW 接近地电位时给低边 FET 较大的 COSS 充电,以及 SW 接近钳位电压时给高边 FET 的 COSS 充(放)电;低电压段 SW 电压变化斜率约 100 MV/s,一旦 SW 开始给 COSS 充电、电容迅速减小,SW 斜率即可升至 10 GV/s。自适应死区控制的工作流程:LDRV 内部逻辑由 TTL 高转低时启动 DT_Max 定时器——DT_Max 是失效保护(fail-safe)死区定时器,以确保正常运行。低边驱动逻辑翻转后,器件监视 SW 电压直至超过 10 V;超过 10 V 阈值即启动第二个定时器 DT_E_R。DT_E_R 到期后,ADRV 产生 5 V 逻辑高电平开通高边 FET。若 DT_Max 定时器先于 10 V 阈值到期、而附加的 DT_E_R 定时器尚未到期,该次失败会被计数,但 ADRV 不强制开通。SW 变高、高边 FET 导通后,高边驱动保持到周期结束;周期结束时 ADRV 输出 5 V 逻辑低。内部预电平位移 ADRV TTL 逻辑由高转低时,再次启动 DT_Max 定时器;SW 随后放电直至到达 DT_R_E_TH,此时启动 DT_R_E 定时器;DT_R_E 或 DT_Max 任一到期,LDRV 即由低转高,过程循环。DT_Max 死区只适用于完全 ACF 模式——因此在 ACF↔DCM 转换(ADRV 脉冲经 LEM 加入/退出)期间会被消隐;ACF 软启动的 LEM 部分同样不遵守 DT_Max。图 24(VHO/VLO、DT_Max 与 DT_R_E/DT_E_R 时序、VBRIDGE、VIN、10 V 阈值、谐振/储能模式识别)。

9. 保护功能(OTHER PROTECTION FEATURES)
9.1 FLT 输入(图 25)
NCP1568 含经 FLT 引脚访问的专用故障输入:把 VFLT 拉过上限故障阈值(典型 3.0 V)可使控制器锁定关断或重启;拉到下限故障阈值(典型 0.4 V)以下同样可锁定关断或重启;FLT 电压保持在上、下阈值之间时控制器正常运行。图 25 FLT 引脚框图:IFLT(OTP) 上拉、VFLT(OVP)/VFLT(OTP) 比较器(分别带消隐 tdelay(Fault_OVP)/tdelay(Fault_OTP))、RFLT(clamp)/VFLT(clamp) 钳位与 NTC 热敏电阻、软启动结束、迟滞控制、自动重启选项控制、复位源(掉线/掉电/复位)与 S-R 故障锁存。

9.2 OTP FLT 阈值与故障处理;OTP 阈值启动(图 26)
FLT 下阈值的首要用途是经 NTC 热敏电阻检测过温故障:上拉电流源(典型 45.5 µA [原印 mA,译注])在外部热敏电阻上产生压降;温度升高时 NTC 阻值下降 → 热敏电阻上的电压降低;热敏电阻电压跌破 VFLT(OTP_in) 阈值且持续超过 tdelay(OTP)(典型 33 ms)→ 检出故障并执行相应动作。若编程为锁定,VCC 须降到 VCC(reset) 以下才能恢复正常运行;若编程为重启,温度下降、NTC 电压回升超过 VFLT(OTP_out) 阈值(典型 937 mV)后即发起软启动。OTP FLT 阈值启动:FLT 与 GND 间通常接旁路电容,IFLT(OTP) 使能后 VFLT 需要一段时间才能到达稳态;FLT 电压低于 VFLT(OTP_in) 期间 IC 被禁止开关。适配器量产须经历老化(burn-in)流程:加热到更高环境温度(典型 65 ℃)后上电长时间运行,以在出厂前暴露装配或器件缺陷。该流程中 NTC 可能使 FLT 触发故障、器件在整个老化期间保持关断,导致适配器无法通过老化测试。为此,适配器必须能在 FLT 电压超过 VFLT(OTP_out_1st)(典型 418 mV)而非 VFLT(OTP_out)(典型 937 mV)时启动;且 IC 必须成功完成软启动——到达强制 ACF 结束且未触发 VCC 掉电(图 26)。即 IC 仅在软启动期间于 VFLT(OTP_out_1st) 之上使能,而非 VFLT(OTP_out);软启动成功后 FLT 引脚其余功能不变——软启动中低于 VFLT(OTP_out_1st) 的下限故障(即过温)照常确认、使器件保持复位,直至阈值解除。FLT 低于 VFLT(OTP_in) 时 IC 电流为 ICC1A(典型 240 µA [原印 mA,译注])。
9.3 OVP FLT 阈值
上故障阈值用于过压保护:稳压管与电阻从辅助绕组电压 VAUX 串联到地、FLT 引脚接阳极(图 25)。要到达上阈值,外部上拉电流须能克服钳位 VFLT(clamp)(典型 1.75 V)与串联电阻 RFLT(clamp)(典型 1.57 kΩ [译注:电气特性表 typ 1.58 kΩ])的下拉作用;FLT 电压须高于阈值持续超过 tdelay(OTP)(典型 33 ms)[译注:OVP 延迟按特性表为 tdelay(OVP) 35 ms typ,正文此处与 OTP 共用 33 ms 表述] → 执行锁定或重启。锁定配置:VCC 须降到 VCC(reset) 以下方可恢复;重启配置:VAUX 电压降到 OVP 比较器迟滞以下即启动重启定时器。内部钳位保证 FLT 引脚开路时其电压达不到上锁定阈值。FLT 高于 VFLT(OVP) 期间 IC 电流为 ICC1B(典型 240 µA [原印 mA,译注])。当故障引脚选用自恢复选项时,只要下限故障存在,IFLT(OTP) 就保持使能(独立于 VCC)以提供温度迟滞;VCC 超过 VCC(reset) 后控制器即可检测 OVP 上限故障;锁定后,检测到掉电或 VCC 循环降到复位电平 VCC(reset) 即复位——典型应用中这些条件仅在系统交流电压被移除时发生。
9.4 过功率保护(OVER POWER PROTECTION)
隔离变换器的最大输出功率由原边逐脉冲限制峰值电感电流实现;但变换器并非在全线电压范围输出同样的最大功率——能量输送受占空比、线电压与开关频率影响。占空比随线电压变化,固定峰值电流下平均电感电流随线电压变化;线电压升高时电流斜率增大,以固定传播延迟在高线输送更多能量。NCP1568 提供内部线相关 OPP 补偿:按线电压离散步进提供近似跨导(gm)188 nA/V [表 HV_GM typ 188 nS,nS 即 nA/V],从 CS 引脚灌出,设计者可据此对选定的电感量进行补偿;接到 CS 引脚的所有比较器(SCP、OCP、峰值电流冻结、PWM 比较器)的传播延迟均受益于该线补偿。
9.5 限流(CURRENT LIMIT,图 27)
流经原边主管的电流经 CS 引脚上的电阻检测:CS 检测到的爬升电流既用于调制环路误差电压(FB)以生成 PWM 信号,也用于逐周期峰值限流与短路条件检测。图 27 为限流电路框图(OCP 比较器、多路选择 V(OCP)_DCM/V(OCP)_ACF/V(OCP)_trans/VILIM(SCP)/V(SCP)_trans、LEM 与线逻辑、SCP 比较器(异常 OCP)、nOVLD/nAbnormal 计数与重启/锁存)。内部前沿消隐(LEB)电路在电流检测信息施加到监测比较器之前先加以屏蔽,防止噪声提前终止驱动脉冲;建议在 CS 引脚近旁加小 RC 滤波(典型 20 pF 与 732 Ω)抑制附加噪声。LEB 周期自 LDRV 达约 2 V 起算;内部开关 RCS(switch) 在每周期结束时把 CS 引脚放电,并保持低电平 100 ns;DCM 运行中,LEB 实现为 LDRV 脉冲开始时把 CS 引脚拉低一个 LEB 周期。

9.6 逐周期限流(CYCLE BY CYCLE CURRENT LIMITING,表 6,图 28)
逐周期(CBC)限流由 OCP 比较器实现:ACF 与 DCM 模式中 CS 电压超过 VILIM(OCP) 阈值即终止 LDRV 驱动脉冲;转换模式中该阈值抬升到 VILIM(OCP)_Trans,以适应进出 ACF 转换时增大的 ΔIM。CS 越过 VILIM(OCP) → 置错误标志、计数器加 2;若出现单个未触发 VILIM(OCP) 的周期则减 1;计数器以开关频率更新——到达满计数的时间随运行模式(ACF/DCM)与线/负载条件而变;计数器达满计数后按所选选项执行锁定或自恢复,称为 OCP 反应(OCP reaction)。OCP 阈值取决于运行模式(DCM 或 ACF)与工作频率:DCM 运行中 OCP 阈值为 784 mV [译注:表 785 mV,以表为准];ACF 运行中 OCP 比较器触发电压随工作频率自 V(OCP)_ACF_C1_100 变到 V(OCP)_ACF_C1_400——该特性在变频环境中对更高的工作频率进行补偿,频率-限流电平详见电气特性表。
表 6 限流计数与定时:
| 开关频率(kHz) | 计数(k) | 限流时间(ms) |
|---|---|---|
| 100 | 5 | 25 |
| 250 | 5 | 10 |
| 500 | 5 | 5 |
| 1000 | 5 | 2.5 |
图 28 计数方案(0,2,4,6…5,7,9,11…4999,5001 → 重启)。
9.7 短路保护(SHORT CIRCUIT PROTECTION)
绕组短路或器件故障时,原边 CS 引脚检测的电流可能急剧上升。短路保护由 SCP 比较器实现:ACF、DCM 与跳模式中,TLEB(SCP) 消隐后 CS 电压超过 VILIM(SCP) 阈值即终止驱动脉冲。TLEB(SCP) 比 TLEB(OCP) 短约 50 ns,确保短路被正确识别。SCP 比较器每次触发计数加一,计数器跟踪 SCP 事件数;连续 SCP 事件数超过电气表定义的 NSCP 后,按编程的 OTP(出厂选项)位执行锁定或重启,称为 SCP 反应。
9.8 转换期 OCP 与 SCP 电平(图 29)
在给定的工作点上,OCP 与 SCP 各有两个离散的电压触发电平。ACF 模式中限流随频率调制:NCP1568 的 ZVS 频率调制随线电压升高而升频,须降低限流,以补偿电压与频率升高带来的可用输出功率增大。上节所述 SCP/OCP 电平是稳态正常保护电平;系统经 LEM 在 ACF↔DCM 转换时,限流电平被改变:自 V(OCP)_ACF_100(低线 784 mV [译注:表 785 mV])抬升到 VILIM(OCP)_Trans 1.2 V,VILIM(SCP) 1.2 V 抬升到 VILIM(SCP)_Trans 1.4 V [译注:表 1.391 V,以表为准];限流电平在转换的首个低边驱动脉冲上升沿抬升,并保持到转换过程完成后再持续 1 ms(图 29)。

9.9 高压偏置循环(HV BIAS CYCLE, HVBC)
IC 因故障状态不开关、处于等待重启或已锁定状态时,VCC 电源由经 HV 引脚向 VCC 引脚灌入 Istart2 来维持:VCC 充到 VCC(on) 阈值即关断;器件以少量功耗监视关键节点并跟踪重启定时器;待机电流缓慢放掉 VCC 电压,直到触发 VCC(off) 阈值后,再灌入 Istart2 给 VCC 电容充电以维持关键功能。VCC 电压的充放电循环(即 HVBC)持续到:HV 引脚电压被移除、VCC 跌破 VCC(reset)、Tauto_retry 到期、或重新施加交流电压。
9.10 自恢复与锁定故障行为(AUTO RECOVERY AND LATCH,图 30/31)
自恢复故障行为用于:保护终端用户免受异常条件伤害、降低故障状态功耗、并允许问题解决后适配器快速恢复而无需拔插电源。IC 配置为自动恢复时发生故障:ADRV 与 LDRV 被拉低,器件保持关断 Tauto_retry 时间,期间经 HVBC 维持 VCC 电压;Tauto_retry 结束且 VCC 到达 VCC(on) 后,允许经软启动过程重启(图 30:故障施加→控制器停止→自恢复定时器→VCC 在 VCC(off)~VCC(on) 间循环→故障移除后在下一 VCC(on) 重启,故障仍在则开始新偏置循环)。锁定故障行为的目的:须用户干预才能恢复适配器/电源正常工作——用户拔插适配器后,电源才重新尝试稳压。ACF 或 DCM 运行中发生故障且配置为锁定时,当前时钟周期到期后 LDRV 与 ADRV 即终止;跳模式中本就没有脉冲,锁定故障也不会产生脉冲。器件随后监视线电压,以判断电源是否已被移除,并经 HVBC 维持 VCC;线电压移除后器件停止开关(见掉线检测一节)。FLT 引脚引发锁定故障时,IC 电流为 ICC1C(典型 220 µA [原印 mA,译注])。图 31(锁定事件→Latch→VCC 循环→DRV 停→IHV 以 Istart2/IHV(off) 循环)。
9.11 热关断(THERMAL SHUTDOWN)
内部热关断电路监视控制器结温:结温超过热关断阈值 TSHDN(典型 150 ℃)→ 控制器禁用,进入非锁定故障模式,直至结温降到 TSHDN − 热关断迟滞 TSHDN(HYS)(典型 40 ℃)以下;VCC 跌破 VCC(reset) 或检测到掉线故障同样清除热关断;下一个 VCC(on) 开始新的上电序列。
10. 典型特性曲线(TYPICAL CHARACTERISTICS,图 32~56 逐图列出)
全部曲线横轴为结温 TJ(−40~125 ℃):
| 图号 | 标题(译) |
|---|---|
| 图 32 | VCC(on) 随温度变化 |
| 图 33 | VCC(off) 随温度变化 |
| 图 34 | Istart1 随温度变化 |
| 图 35 | Istart2 随温度变化 |
| 图 36 | IHV(off)(off1/off2/off3 三族)随温度变化 |
| 图 37 | ISW(off) 随温度变化 |
| 图 38 | ISW(on) 随温度变化 |
| 图 39 | ICC1(ICC1a/ICC1b/ICC1c 三族)与 ICC2 随温度变化 |
| 图 40 | ICC3 与 ICC4 随温度变化 |
| 图 41 | ICC5 随温度变化 |
| 图 42 | VHV(Start) 与 VHV(Stop) 随温度变化 |
| 图 43 | ATH0~ATH3 随温度变化 |
| 图 44 | ATH4~ATH7 随温度变化 |
| 图 45 | ATH8~ATH11 随温度变化 |
| 图 46 | ATH12~ATH14 随温度变化 |
| 图 47 | IDTH 与 IATH 随温度变化 |
| 图 48 | IFLT 随温度变化 |
| 图 49 | FMIN 随温度变化 |
| 图 50 | Fosc_LL_ACF_100 随温度变化 |
| 图 51 | Fosc_LL_ACF_UB1 随温度变化 |
| 图 52 | TZVS_2(NCP1568G03DBR2G)随温度变化 |
| 图 53 | TZVS_1(NCP1568S02DBR2G)随温度变化 |
| 图 54 | V(OCP)(ACF_C1_100/175/213/238/250/263/300 七族)随温度变化 |
| 图 55 | VFB(skip) 随温度变化 |
| 图 56 | VFLT(OTP_in) 随温度变化 |
正文图 1~31 清单:图 1 典型应用电路;图 2 引脚图;图 3 内部框图;图 4 典型 HV 引脚连接;图 5 启动时序图;图 6 正常启动时序与延迟;图 7 掉电滤波时序;图 8 掉电期间运行;图 9 掉线检测时序图;图 10 空载→满载频率转换与 DCM→ACF 运行;图 11 最低 ACF 运行振荡频率 vs RT;图 12 最大占空比 vs 开关频率;图 13 以时间为基准的数字频率调制(调节 ZVS 点);图 14 VCO 频率随 VDTH 电压选择的变化;图 15 DCM→ACF 转换期 ADRV 的前沿调制;图 16 典型转换过程;图 17 ACF→DCM 转换波形;图 18 ATH 阈值设定系统框图;图 19 ATH 阈值设定(电流源开通时序);图 20 DTH 引脚阈值设定;图 21 占空比与频率调制;图 22 FB 电阻与电流上拉;图 23 驱动器框图;图 24 死区时间与模式识别;图 25 FLT 引脚框图;图 26 FLT 引脚(首次上电 OTP 启动时序);图 27 限流比较器;图 28 限流计数方案;图 29 OCP 与 SCP 时序;图 30 故障自恢复行为;图 31 故障锁定行为。
11. 型号解码信息(PART NUMBER DECODING INFORMATION)
原文 p.39 解码表在文本提取中列对位丢失(乱码),仅按行名整理可辨识的解码参数行:掉电禁用(EN/Dis)、OPP 采样禁用、NDTMAX 使能、ATH 引脚映射(内部 I / 外部 E,如 I=1.92 E=1)、DCM 锁定时间选择(ms)、LEM 冲突避免使能、OPP 禁用、LDRV 关断到 HDRV/ADRV 开通的固定死区、重启定时器(ms,选项 200/400/800/1600)、连续 SCP 事件数(#,选项 Dis/5)、连续 OCP 事件数(k#,选项 5)、FB 上拉电流(选项 0/50/100/200 µA 档)、FB 上拉电阻(kΩ,选项 20/100/200/400)、斜坡补偿斜率(mV/ms,选项 80/100/135/200/360)、跳类型/跳禁用(Q/H/Dis)、快速频率步进禁用、冻结峰值起始点(V,选项 0.5/0.8/1/1.2/1.4)、ACF 软停止(ms,选项 0/0.5/1/2/4)、ACF FET 软启动时间(ms,选项 2/4/8/16/32)、斜坡补偿禁用、DCM 振荡频率上限(F(RT)、F(RT)/2、F(RT)/3、F(RT)/4)、ATH 阈值/仅 ACF、VHV 迟滞(9/14)、VHV(98/105/112/114)、FLT OVP 反应(L=锁定/R=复位)、FLT OTP 反应(L/R)、OCP 反应(L/R)、SCP 反应(L/R)、T_ZVSB(ns,选项 0/20/40/60/80/100/150/200)、LEB/DTMAX/T_ZVSA(ns,如 179/420/210、99/240/120、175/240/120、178/420/210、100/240/120、225/600/300、378/600/300、299/600/300、327/600/300、425/600/300)、软启动时间(ms)、部件号扩展 2(S02/G03/G04 之 2/3/4)、部件号扩展 1(0)、开关技术(S=Si/G=GaN)、部件号(NCP1568DBR2G 系)。
三个在售型号(与订购表、电气特性表交叉确认):NCP1568S02DBR2G(Si,LEB/DTMAX/T_ZVSA=179/420/210,T_ZVSB=150,软启动 4 ms,软停止 0 ms,固定死区 20 ns,ATH I=1.92 E=1);NCP1568G03DBR2G(GaN,99/240/120,T_ZVSB=60,4 ms,0.5 ms,0 ns);NCP1568G04DBR2G(GaN,99/240/120,T_ZVSB=100,4 ms,0.5 ms,0 ns)。[译注:其余解码值与三型号的逐列对应关系因提取乱码无法可靠恢复,不作臆测。]
12. 封装信息(MECHANICAL CASE OUTLINE / PACKAGE DIMENSIONS)
封装:TSSOP16(去掉脚 2、3、14、15),机械外壳图 CASE 948BW,ISSUE O,比例 1:1,日期 2018 年 8 月 18 日,封装文档编号 98AON73784G。通用打印标识:XXXX=特定器件代码;A=装配地;L=晶圆批号;Y=年份;W=周次;G=无铅封装(Pb-Free 指示符 “G” 或微点 “G” 可能存在也可能不存在,部分产品可能不遵循通用标识;微点可能位于任一位置)。电子版文档除从文档库直接访问外不受控;印刷版除加盖红色 “CONTROLLED COPY” 外不受控。
译者附注
- 提取 glyph 替换:原文文本中 “kW/W”=kΩ/Ω(如 RT1 = 33 kW 即 33 kΩ)、“mF”=µF;公式区 “+/)/³/@/*” 等为 +、−、≈、× 的替换字符,本文已按此解读并转写为 LaTeX。
- 单位疑误(mA 应为 µA):IATH、IDTH、IFLT(OTP)、IFB_0、Ibias 及 IHV(off1~3)、ISW(off1~3)、ISW(on1~3) 的单位列原印 mA;交叉验证(如 DTH:VDTH = IDTH×RDTH,16 µA × 187.5 kΩ = 3.0 V 与 DTH 量程 0~3 V 吻合;ATH 表 5 电阻-电压映射;HV 关态漏电流物理量级)表明应为 µA。数值照录未改。正文中 “ICC1A/B typically 240 mA、ICC1C 220 mA” 亦应为 µA(表 0.24/0.25/0.22 mA)。
- 正文与特性表不一致(以电气特性表为准):Istart2 正文 3.25 mA vs 表 3.67 mA;VCC(inhibit) 正文 700 mV vs 表 0.57 V;低边驱动 ILS_src/ILS_snk 正文 1.3 A/2.5 A vs 表 0.855 A/1.41 A(特性页 0.85/1.5 A 与表一致);ADRV 驱动正文 95 mA/231 mA vs 表 65 mA/150 mA(特性页 65/150 mA 与表一致);ICC3 正文 3.9 mA vs 表 4.00 mA;DCM OCP 阈值正文 784 mV vs 表 785 mV;Fosc(min) 正文 31 kHz vs 表 typ 30 kHz;掉电定时器正文混写 “tdelay(HV_stop) typically 300 ms” 与 “THV(stop) typically 50 ms”(表:tHV(stop) typ 50 ms、tdelay(HV_stop) typ 396 ms);RFLT(clamp) 正文 1.57 kΩ vs 表 1.58 kΩ;图 26 标注 VFLT(OTP_out) 0.920 V vs 表 937 mV;式 1 数值例结果 220.3 kHz 与式 2 所用 218.1 kHz 略异。
- 单位/时长存疑(照录并标译注):tDCM_SS 原印 ms,按式 1(T_DCM = 695 µs、T_SS = 8 ms)与软启动总时长判断应为 µs;tdelay(line) = 253 ms 疑为 253 µs;“开关周期超过 40 ms” 疑为 40 µs(对应最低频率钳位 30 kHz/25 kHz 量级);ACF 软停止 “typically around 500 ms” 疑为 500 µs(表 tACF_DCM_Trans1 typ 0.506 ms);TPROP 测试条件 “20 V/ms” 疑为 20 V/µs。
- Fosc_DCM_2 两处不一致:振荡器节 200/260/320 kHz vs DCM 折返节 220/260/305 kHz(条件同为 RT = 20 kΩ、FB = DCM→ACF 触发阈值 −5 mV),原文自相矛盾,按使用处条件取值并建议实测确认。tACF_DCM_Trans1(G03/G04):min = max = 1 ms、typ = 0.506 ms,typ 不落在 [min, max] 区间内,原文如此。
- 图 26 标题与图 25 重名(均 “FLT Pin Diagram”),按内容实为首次上电 OTP 启动时序图。**型号解码表(p.39)**在文本提取中列对位丢失,仅能按行名与可交叉确认值整理;其余行值组合对应未出现在本订购表中的其他变体,不作臆测。
- 式 3 中 IDRVQ、IDRV 原文未给出定义;ATH/DTH 电流源、OPP 跨导等按正文与特性表交叉核对后照录。
上一级:NCP1568