ETC ACT50离线式电源控制器

ACT50
Active-Semi
第一版, 2009年12月10日
绿色能源离线式脉宽调制控制器
ActiveSwitcherTM IC 系列
特性
概要描述
• 小于300毫瓦的待机功耗：
ACT50是一种简洁高效的离线式电源控制器，是
下一代高性能通用输入适配器和充电器的理想选择。
ACT50具有一种先进的电流脉冲宽度调制控制器结
构，该结构可以达到最小的波形因素和最快的瞬态响
应，还能满足小于300毫瓦的待机功耗，达到最新的
美国加州能源委员会（CEC）、欧洲联盟的蓝天使
和美国能源之星的标准。
• 支持NPN晶体管发射极驱动可获得更低的成本
• 快速响应的电流模式PWM调制方式
• 很低的负载线性调整率
• 60kHZ的开关频率
• 线电压补偿功能
ACT50是应用于反激电路结构，利用低成本的光耦
和参考器件，例如用“431”就可充分提供可调整的
CC/CV操作。
• 可设置的初级峰值电流
• 50微安的启动电流
• 超小的SOT23-5和DIP-8封装
• 输出30W功率的应用DIP-8封装不需要散热片
ACT50另外的特点是有一个低的EMI驱动专利，该功
能与外部使用MOSFET和NPN晶体管兼容，并且支
持实现尽可能低成本的发射极驱动。
应用
ACT50使用超小的SOT23-5或者DIP-8封装形式。
• 电池充电器
• 电源适配器
• 待机电源供电
• 家用电器
• 通用离线式电源供电
简单应用电路
SW
VDD
ACT50
+
Innovative PowerTM
ISET
G
FB
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订购信息
零件编号
温度范围
封装
引脚
包装方式
ACT50UC-T
-40°C to 85°C
SOT23-5
5
编带 & 卷装
ACT50DH
-40°C to 85°C
DIP-8
8
管装
引脚定义
VDD
G
FB
5
1
SW
G
1
8
ISET
FB
2
7
N/C
VDD
3
6
N/C
GP
4
5
SW
ACT50DH
ACT50DH
ACT50UC-T
2
3
4
ISET
DIP-8
SOT23-5
脚位描述
脚号
名字
脚位描述
SOT23-5
DIP-8
1
3
VDD
2
1
G
–
4
GP
电源地，始终和G相连（仅适用DIP-8封装）。
3
2
FB
反馈输入，电流从该脚流入光耦。
4
8
ISET
5
5
SW
Innovative PowerTM
供电输入，VDD被内部钳位在16.5V。
地。
电流限制编程脚，从该脚连接外部电阻到地可以编程限制电流。
开关驱动，连接外部功率NPN开关管的发射极。
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最大绝对额定值c
参数表
值
单位
VDD到G
-0.3 to +16.5
V
VDD电流
20
mA
FB, ISET到G
-0.3 to +6
V
SW到G
-0.3 to +18
V
1.8
A
SW连续电流
热阻抗 (θJA)
最大功耗(TA = 50°C以上减少5.3mW/°C)
SOT23-5
190
DIP-8
105
SOT23-5
0.4
DIP-8
°C/W
W
1
工作温度
-40 to 150
°C
存储温度
-55 to 150
°C
c: 不要超出这些最大值限制以免损坏器件。长时间处于最大绝对额定值中会影响器件的可靠性。
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电气特性
(VVDD = VVDDON, TA = 25°C, 除非另有特殊说明)
参数
符号
VDD 开启电压
VDDON
VDD关闭电压
VDDOFF
VDD钳位电压
VDDCLAMP
IDDSU
供电电流
IDD
IDDHICCUP
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
上升沿
14
15
16
V
下降沿
10
11
12
V
VDDON + 1
VDDON + 1.5
VDDON + 2
V
开启前
50
100
µA
开启后, RISET = 25kΩ
0.9
2
mA
打嗝和开启前
70
140
µA
45
60
75
kHz
IDD = 5mA
开关频率
fSW
ISET电压
VISET
RISET = 25kΩ
1.8
2
2.2
V
FB开路钳位电压
VFBC
IFB = 0mA, RISET = 25kΩ
2.8
3.2
3.6
V
FB输入阻抗
ZFB
VFB = 3.2V
FB偏置电流
IFB
VFB = 0V, RISET = 25kΩ
最大占空比
DMAX
ISW = 10mA
最小占空比
DMIN
ISW = 100mA
限流值
ILIM
开关导通电阻
RSW
SW上升时间
4
67
kΩ
500
800
µA
75
83
%
3.5
%
RISET = 25kΩ
1.2
1.5
1.8
RISET = 50kΩ
0.45
0.6
0.75
A
ISW = 100mA
1
Ω
tR
1nF负载，15Ω上拉
60
ns
SW上升时间
tF
1nF负载，15Ω上拉
40
ns
SW关断电流
ISWOFF
开关在关断状态，VSW = 20V
1
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µA
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功能结构图
选择合适的启动电阻（R1）阻值以兼顾启动时间和
待机功耗。使用等于2MΩ的电阻可以达到一个非常
低的启动电流。
功能描述
如ACT50功能框图所示，主要元件包括电流模式的
电流控制器，两个功率MOSFET和与它并联的电流
检测器，一个振荡器和斜坡电流发生器，误差放大
器，误差比较器，500ms计时器，偏置和欠压锁定
器，调整电路。
图1:
连线图
ACT50主要特征之一是它具有驱动方式的专利权，
它可以驱动外部N沟道的MOSFET或者外部高压NPN
晶 体 管 的 发射 极 。 此 发射 极 驱 动 利用 了 晶 体 管内
的高耐压值V CBO ，从而可以使用低成本的如13003
(V CBO _＝_700V)或13002(V CBO _＝_600V)来达到
宽的交流电压输入。这个驱动方式结合NPN晶体管
的关断特性可得到很低的EMI效果。
启动顺序
图1示出ACT50的连线电路图。起始小电流通过电阻
R1给电容C1充电，VDD电压和通过晶体管的SW电
压上升。当VDD电压达到15V时ACT50开始工作，当
输出电压达到调整电压点时光耦反馈网络开始控制整
个环路。图1的电路也利用一个辅助绕组来维持C1的
电压，进一步改善效率。
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标准的PWM控制顺序
ACT50的电流模式PWM控制电路和自动开关操作模
式能保证所有输出负载电流范围内达到最高的效率。
正常运行状态下，光耦从变压器次级侧传输一个反馈
信号，以电流形式流入FB引脚。ACT50的电流模式
PWM控制结构用此信号提供周期性开关控制。使其
在定频模式操作下可以达到非常好的电压和负载瞬态
响应。
轻载时，ACT50在每一个开关周期传递总数一定的
能量到输出，以低功率频率调制操作来降低待机功耗
使其小于300毫瓦。
在过载时，如输出短路，ACT50进入“打嗝”运行
状态来保护自身和负载。在短路情况下，辅助绕组不
能维持C1充电，从而引起VDD电压下降，当VDD电
压降落到低于11V时，IC停止工作，并且在比较长的
500ms或者经R1向C1充电到15V以上所需的时间不
再恢复工作，之后IC将重新启动。如果短路继续，A
CT50将“打嗝”状态持续进行，直到去掉短路后才
恢复工作。
图2:
打嗝模式
VDD
SW
500ms
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500ms
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图4:
应用信息
限制电流和RISET的关系
外部功率晶体管
ATC50允许低成本的高压NPN功率晶体管如13003或
13002安全地用于反激变换器结构中。对于VAC265
V满载输出时要600V～700V的集电极电压。如图3所
见，NPN反向偏置安全工作区使得在采用发射极驱
动时有明显的改善，这样ACT50加上13003或13002
就可利用NPN的VCBO。表1列出了其击穿电压，为
ACT50可配合选用的NPN晶体管。
ACT50-001
1.8
1.6
限制电流(A)
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
表1:
0
20
推荐功率晶体管列表
30
40
50
60
70
80
80
100
RISET (kΩ)
DEVICE VCBO VCEO
IC
hFEMIN PACKAGE
MJE13002 600V 300V 1.5A
8
TO-126
输出电压设定
MJE13003,
700V 400V 1.5A
KSE13003
8
TO-126
STX13003 700V 400V
8
TO-92
如图5所示，输出电压是通过电阻R7和R8设定的。
如果“431”产生2.5V的参考电压，那输出电压可由
下式得出 ：
1A
VOUT = 2.5V (R7 + R8 ) / R8
图3
(1)
NPN 晶体管反向偏置安全工作区
IC
(RCC)
(ACT50)
VCEO
VCBO
VC
输出功率
ACT50的最大输出功率取决于几个因素，包括交流
输入电压，外部高压晶体管的功率，系统的热设计和
变压器的结构。
最大的输出功率是限制电流控制的，该限制电流可通
过从ISET到G连接的外部电阻（RISET）来改变。
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图5:
使用ACT50的24W适配器应用
R19
22
C8
102/100V
LF1
UU 10.530mH
1
12V2A
4
+
2
D1
1N4007'4
D3
C2
33µF/400V
R3
100k/2W
R7 300k R6 750k
D4
R9 24k
D2
C3
102/1kV
C4
47PF/1kV
MBR 10100
85T
R18 100
C9
470µF/16V
15T
+
+
C10
330µF/16V
GND
R8 4.7
3
R1
1M 1206
LF2
T9'5'4
D8
D5
FR 107
D6 4148
R2
1M 1206
18T
C1
VR1
D7 4148
104/275V
Q1
13003
TRANSFORMER
R13
510
TVR05471
R15
12k
R5 100
F1
1A/250V
MR1
DC K053
IC3A
OPTO
R12
200
C11
R14 33k 334/25V
IC1
ACT50
R10 24k
8 1-4
+
2
C7
102/50V
3
C6
103/25V
R4 100
AC INPUT
AC INPUT
5
C5
22µF/35V
IC2
TL431
CY1
222/400V
R16
3k
IC 3B
OPTO
PCB设计
下面各项为ACT50 Layout时注意的：
1) ACT50的VDD旁路元件，输入滤波电容及其它初
级侧的接地点以IC的G脚为基准用“﹡型”结构
进行连接。
2) 要求输入滤波器，变压器初级绕组，高压晶体管
及IC的环路要尽量小。
3) ACT50的SW引脚与晶体管发射极的连接线要尽
量短。
4) 二次侧绕组、输出二极管及输出电容的环路要尽
量小。
5) 要有足够的铜皮面积给高压晶体管，输出二极管
和IC散热。
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典型性能特征
(RISET = 25kΩ, 除非另有说明.)
VDD开启电压与温度关系曲线
VDD关闭电压与温度关系曲线
13
VDD关闭电压(V)
VDD开启电压(V)
17
16
15
14
12
11
10
9
13
12
-45
ACT50-003
14
ACT50-002
18
-20
0
25
50
70
85
100
8
-45
125
-20
0
25
温度(°C)
VDD钳位电压与温度关系曲线
125
100
125
100
125
ACT50-005
ACT50-004
1.1
工作电流(mA)
VDD钳位电压(V)
100
1.2
17.5
16.5
15.5
14.5
1.0
0.9
0.8
0.7
-20
0
25
50
70
85
100
0.6
-45
125
-20
0
25
50
70
85
温度(°C)
温度(°C)
启动电流与温度关系曲线
打嗝电流与温度关系曲线
70
打嗝电流(µA)
70
ACT50-007
80
ACT50-006
80
启动电流(µA)
85
工作电流与温度关系曲线
18.5
60
50
40
30
60
50
40
30
20
-45
70
温度(°C)
19.5
13.5
-45
50
-20
0
25
50
70
85
100
20
-45
125
-20
温度(°C)
Innovative PowerTM
0
25
50
70
85
温度(°C)
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典型性能特征续
(RISET = 25kΩ, 除非另有说明.)
ISET电压与温度关系曲线
开关频率与温度关系曲线
2.2
ISET电压(V)
开关频率(kHz)
80
ACT50-009
2.3
ACT50-008
90
70
60
50
40
2.1
2.0
1.9
1.8
30
-45
-20
0
25
50
70
85
100
1.7
-45
125
-20
0
25
FB电压与温度关系曲线
125
100
125
100
125
ACT50-011
FB输入阻抗(kΩ)
FB开环钳位电压(V)
100
6.0
3.3
3.2
3.1
3.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
2.9
-20
0
25
50
70
85
100
-45
125
-20
0
25
50
70
85
温度(°C)
温度(°C)
FB限电流与温度关系曲线
最大占空比与温度关系曲线
85
最大占空比(%)
700
ACT50-013
90
ACT50-012
800
FB限电流(µA)
85
7.0
ACT50-010
3.4
600
500
400
300
200
-45
70
FB输入阻抗与温度关系曲线
3.5
-45
50
温度(°C)
温度(°C)
80
75
70
65
-20
0
25
50
70
85
100
60
-45
125
-20
温度(°C)
Innovative PowerTM
0
25
50
70
85
温度(°C)
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典型性能特征续
(RISET = 25kΩ, 除非另有说明.)
最小占空比与温度关系曲线
导通阻抗与温度关系曲线
1.75
1.50
5.0
导通阻抗(Ω)
最小占空比(%)
6.0
4.0
3.0
2.0
1.25
1.00
0.75
0.50
1.0
0.0
-45
ACT50-015
2.00
ACT50-014
7.0
0.25
-20
0
25
50
70
85
100
0.00
-45
125
-20
0
25
温度(°C)
100
125
100
125
ACT50-017
60
ACT50-016
50
SW下降时间(ns)
120
SW上升时间(ns)
85
SW下降时间与温度关系曲线
SW上升时间与温度关系曲线
100
80
60
40
40
30
20
10
-20
0
25
50
70
85
100
0
-45
125
-20
0
25
温度(°C)
50
70
85
温度(°C)
SW关断电流与温度关系曲线
限制电流与温度关系曲线
2.1
0.8
限制电流(A)
1.8
ACT50-019
0.9
ACT50-018
2.4
FB限电流(µA)
70
温度(°C)
140
20
-45
50
1.5
1.2
0.9
0.7
0.6
0.5
0.6
0.4
0.3
0
-45
RISET = 50kΩ
0.3
-20
0
25
50
70
85
100
125
-45
-20
温度(°C)
Innovative PowerTM
0
25
50
70
85
100
125
温度(°C)
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典型性能特征续
(24W应用，除非另有说明.)
动态负载响应
动态负载响应
ACT50-021
ACT50-020
VAC = 110V
VOUT = 12V
IOUT = 0 to 2A
VAC = 220V
VOUT = 12V
IOUT = 0 to 2A
CH1
CH1
CH1: VOUT, 200mV/div (AC COUPLED)
TIME: 20ms/div
CH1: VOUT, 200mV/div (AC COUPLED)
TIME: 20ms/div
启动延迟时间
启动延迟时间
ACT50-023
ACT50-022
VAC = 110V
VOUT = 12V
IOUT = 2A
VAC = 220V
VOUT = 12V
IOUT = 2A
CH1
CH1
CH2
CH2
CH1: Line Input, 500V/div
CH2: VOUT, 10V/div
TIME: 1s/div
CH1: Line Input, 200V/div
CH2: VOUT, 10V/div
TIME: 1s/div
开启波形
VAC = 220V
VOUT = 12V
IOUT = 2A
12V
12V
CH1
CH1
0V
0V
CH1: VOUT, 5V/div
TIME: 400ms/div
Innovative PowerTM
ACT50-025
ACT50-024
VAC = 110V
VOUT = 12V
IOUT = 2A
开启波形
CH1: VOUT, 5V/div
TIME: 400ms/div
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典型性能特征续
(24W应用，除非另有说明.)
关闭波形
VAC = 220V
VOUT = 12V
IOUT = 2A
12V
12
CH1
CH1
0V
0V
CH1: VOUT, 5V/div
TIME: 400ms/div
Innovative PowerTM
ACT50-027
ACT50-026
VAC = 110V
VOUT = 12V
IOUT = 2A
关闭波形
CH1: VOUT, 5V/div
TIME: 400ms/div
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封装外形
SOT23-5 封装外形和尺寸
尺寸（毫米）
尺寸（英尺）
最小
最大
最小
最大
A
1.050
1.250
0.041
0.049
A1
0.000
0.100
0.000
0.004
A2
1.050
1.150
0.041
0.045
b
0.300
0.400
0.012
0.016
c
0.100
0.200
0.004
0.008
D
2.820
3.020
0.111
0.119
E
1.500
1.700
0.059
0.067
E1
2.650
2.950
0.104
0.116
符号
0.950 TYP
e
e1
1.800
L
Innovative PowerTM
2.000
0.700 REF
0.037 TYP
0.071
0.079
0.028 REF
L1
0.300
0.600
0.012
0.024
θ
0°
8°
0°
8°
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ACT50
Active-Semi
第一版, 2009年12月10日
封装外形
DIP-8封装外形和尺寸
E1
e
B
尺寸（毫米）
尺寸（英尺）
最小
最大
最小
最大
A
3.710
4.310
0.146
0.170
A1
0.510
A2
3.200
3.600
0.126
0.142
B
0.360
0.560
0.014
0.022
符号
E2
B1
B1
D
0.020
1.524 TYP
0.060 TYP
C
0.204
0.360
0.008
0.014
D
9.000
9.400
0.354
0.370
E
6.200
6.600
0.244
0.260
E1
7.620 TYP
0.300 TYP
e
2.540 TYP
0.100 TYP
L
3.000
3.600
0.118
0.142
E2
8.200
9.400
0.323
0.370
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