PL3539 高精度恒压//恒流、原边控制 PWM 功率开关 芯片概述:: PL3539 是一款高效率、高集成度、原边调节的 PWM 功率 开关，其主要应用于小于 5W 的 AC/DC 反激式开关电源。 PL3539 通过去除光耦以及次级控制电路，简化了充电器 / 适配器等传统的恒流/恒压的设计，从而实现高精度的电压 和电流调节，调节波形如下图 1 所示。 主要特点:: • 内置高集成度的功率MOSFET • +/-5%恒压调节 • 全电压范围内实现高精度电流调节 • 去除光耦和次级控制电路 • 内置高精度恒流调节的线电压补偿 • 内置变压器电感补偿 • 可编程的输出线补偿 • 内置可提高效率的自适应多模式 PWM/PFM控制 • 低启动电流 • 内置软启动 • 内置前沿消隐 • 逐周期电流限制 • 欠压保护 • 内置短路保护以及输出过压保护 复合模式的应用使得芯片能够实现低静态功耗、低音频噪 音、高效率。内置的频率抖动可以很好的降低芯片的 EMI 以及 EMI 滤波成本，而且高集成的功率 MOSFET 能够降低 外部 PCB 的面积以及系统的成本。 PL3539 同时具有多种保护功能：逐周期峰值电流检测、欠 压保护、过压保护、VDD 钳位、过载保护等。 应用:: • • • • • 图 1 典型的恒流/恒压波形 管脚分布图:: V1.0 © 2011 www.pmicro.com.cn 手机/无绳电话充电器 数码相机充电器 小功率电源适配器 LED 驱动 消费类的备用电源 1 Datasheet 1 PL3539 概述 PL3539是款恒流/恒压原边控制的高性能离线反 激式开关电源，其外部仅需少量元件。其内部集 成了包括功率MOSFET以及原边控制模块等高 压功率调节器。 PL3539适用于小于5W的AC/DC应用场合。其无 需光耦以及次级控制电路就能实现高精度的恒流 /恒压功能。系统稳态时也无需额外的补偿电路， 从而能够得到精准的电压/电流控制。 PL3539的复合模式的应用使得芯片能够实现低 2 静态功耗、低音频噪音、高效率。在恒流模式以 及系统重载下，芯片会工作在PFM模式，系统正 常时，PL3539工作在PWM模式。这种绿色模式 会大大提高系统的效率，同时能够节省能耗。 PL3539具有多种保护功能以应对系统的各种异 常状态。主要包括：限流保护、欠压保护、过压 保护、VDD钳位等。系统发生异常时，芯片将被 保护，直到系统恢复正常状态。 PL3539提供SOP8封装。 特性 � 内置高集成度的功率MOSFET � 低启动电流 � +/-5%恒压调节 � 内置软启动 � 全电压范围内精准的恒流调节 � 内置短路保护 � 去除光耦和次级恒流恒压控制电路 � 内置前沿消隐 � 内置高精度恒流调节的线电压补偿 � 过流保护 � 内置变压器电感补偿 � 过压保护 � 可编程的输出线补偿 � VDD钳位保护 � 内置可提高效率的自适应多模式PWM/PFM 控制 � 欠压保护 � 过载保护 V1.0 © 2011 www.pmicro.com.cn 2 Datasheet 3 PL3539 管脚分布图 SOP-8的管脚图如下图所示： 4 管脚描述 管脚名 描述 VDD 芯片电源输入 CMP 误差放大器输出，用于环路补偿 FB 通过电阻分压连接到辅助绕组，该管脚用于检测输出信号并调节芯片的恒流/恒压. CS 通过检测连接CS到地电阻的电压来反映原边电感电流. DRAIN GND V1.0 © 2011 高压MOSFET的漏端，连接到变压器. 芯片地 www.pmicro.com.cn 3 Datasheet 5 PL3539 最大额定值 参数 符号 范围 单位 VDD 电压(1 脚) VDD -0.3 到 VDDclamp V CMP 输入(2 脚) CMP -0.3 到 7 V CS 输入(4 脚) CS -0.3 到 7 V FB 输入(3 脚) FB -0.3 到 7 V 最大工作结温 Tjmax 150 ℃ 存储温度 Tsto -55 到 150 ℃ 焊接温度(Soldering,10secs) Tlea 260 ℃ 注释：超过最大额定值可能损毁器件；超过推荐工作范围的芯片功能特性不能保证；长时间工作于最大额定条件下可能 会影响器件的稳定性。 6 7 推荐工作条件 参数 最小 最大 单位 工作环境温度 -40 +105 ℃ 结构框图 V1.0 © 2011 www.pmicro.com.cn 4 Datasheet 8 PL3539 电气特性 (无特殊说明，其测试条件为：VDD =16V, TA = 25℃） 参数 符号 测试条件 最小 典型 最大 单位 电源电压 (VDD) 启动电流 I DD_sd VDD=16V 1.1 20 uA 工作电流 I DD_op FB=2V, CS=0V, VDD=20V 1 1.5 mA VDD 进入欠压阈值 UVLO(ON) VDD 下降 8.1 9.0 9.8 V VDD 退出欠压阈值 UVLO(OFF) VDD 上升 13.5 14.5 15.5 V VDD 过压阈值 OVP VDD 上 升 直 到 栅 极关断 26 27.5 29 V VDD 齐纳击穿电压 VDD_zb IDD=10mA 30 32.5 35 V 55 60 65 KHz 频率 （FOSC) IC 最大频率 Freq_Max 频率抖动范围 △f/Freq +/-5 % 导通 LEB 时间 TLEB 500 ns 过流阈值 Vocp 980 输入阻抗 ZSENSE 100 软启动 T_sst 电流检测 (SENSE) 1000 1020 mV Kohm 10 ms 恒流//恒压控制 (CC/CV) EA 的基准电压 Vref_EA EA 的直流增益 Gain 最大输出线补偿电流 I_CMP_MAX 采样端 LEB 时间 SLEB 1.98 FB=2V, CMP=0V 2 2.02 V 70 dB 38 uA 2 us 功率 MOSFET MOSFET 漏源击穿电压 BVdss 导通电阻 Rdson V1.0 © 2011 600 Static, Id=0.5A www.pmicro.com.cn V 12 Ώ 5 Datasheet 9 PL3539 典型应用 应用说明:: PL3539 为小功率的适配器/充电器应用提供了很 有效的解决方案，其新颖的恒流/恒压控制使得系 统不需要次级反馈电路，并能实现高精度的恒流/ 恒压输出，从而满足更严格的能源损耗要求。 9.1 启动电流和工作电流 PL3539 具有低的启动电流，因而可以采用大的 启动电阻以及小的 VDD 电容以降低应用中的功 率损耗。 PL3539 的工作电流小至 1mA，再加上特有的复 合模式控制，从而提高了系统的效率，特别是系 统处于轻载条件下。 I Spk = NP • I Ppk NS (1) IPpk 为功率管关闭后的原边峰值电流。 通过次级绕组和辅助绕组之间的耦合，输出电压 可以下式得到： Vo = Ns • Vaux − ∆V Naux (2) Vaux 是辅助绕组的电压， ∆V 是次级二极管的压 降。 9.2 软启动 系统上电后，当 VDD 达到 UVLO(OFF),芯片开 始工作，其振荡频率及 CS 端的峰值电压会逐步 增加，因而会降低外部元件在芯片启动过程中的 电压应力。芯片每次重启都伴随着软启动。 9.3 恒压//恒流调节 恒压/恒流的调节主要是基于系统工作在 DCM 模 式。 工作于 DCM 模式的反激式开关电源，可以通过 辅助绕组来采样输出电压。功率管导通时，原边 电流逐步增加，功率管关闭后，原边电流传输到 次级，并形成次级电流 ISpk 。 V1.0 © 2011 图 2 辅助绕组电压波形 基于内部的时序控制，辅助绕组的电压可以通过 对连接于辅助绕组和 FB 之间的分压电阻采样得 到。在恒压工作模式中，内部误差放大器对采样 www.pmicro.com.cn 6 Datasheet PL3539 的电压进行调节，从而得到恒定的输出电压。 在恒流工作模式中，不管系统的输出电压大小 , 芯片会保持输出电流恒定。 9.4 可编程恒流点及输出功率 在小于 5W 的应用中，CS 端不同的采样电阻会 得到不同的恒流点。输出功率的大小可通过调节 CS 端的采样电阻实现，采样电阻越大，恒流点 越小，同时输出功率也越小。 9.5 开关频率及电感补偿 PL3539 的开关频率大小取决于系统负载状态以 及芯片工作模式。恒压模式中芯片通常工作在最 大频率。假设系统的效率是 100%，那么输出功 率可由下式给出： 1 2 Po = Lmfsw I Ppk = Vo • IO 2 (3) Lm 是原边绕组的电感值， IPpk 是原边绕组的峰 值电流。 从上式中可看出，Lm 的变化会导致功率的变 化，同时也影响恒流模式中的输出电流的恒定性， V1.0 © 2011 在大规模应用中会使得芯片的一致性变差。为了 降低原边绕组电感量变化产生的效应，芯片内置 了补偿电路，使得电感值和频率的乘积恒定，并 矫正电感量的误差，从而得到准确的恒流点。 9.6 可编程的输出线补偿 由原边反馈原理可知，输出电压通过辅助绕组采 样得到，这样会影响恒压的精度，为提高负载调 节率，芯片内置了输出线补偿电路，那么系统在 空载和满载状态时，输出电压可保持恒定。 不同的应用中，通过调节连接于 FB 端的分压电 阻可得到不同的线补偿量，FB 端的分压电阻越 大，那么补偿量也越大。 9.7 保护功能 PL3539 内置了多种保护功能，包括：逐周期限 流保护，VDD 钳位保护，软启动，欠压保护，短 路保护，开路保护，过压保护，过载保护等。 当 PL3539 的 VDD 电压下降到 UVLO(ON)，或 者 VDD 电压上升到 OVP 阈值，芯片将不工作， 同时会进入重启状态。 www.pmicro.com.cn 7 Datasheet PL3539 10 封装 SOP8 封装 SOP8 封装尺寸： 符号 毫米尺寸 英寸尺寸 最小 最大 最小 最大 A 1.350 1.750 0.053 0.069 A1 0.050 0.250 0.002 0.010 A2 1.250 1.650 0.049 0.065 b 0.310 0.510 0.012 0.020 c 0.100 0.250 0.004 0.010 D 4.700 5.150 0.185 0.203 E 3.800 4.000 0.150 0.157 E1 5.800 6.200 0.228 0.244 e 1.270(BSC) 0.050(BSC) L 0.400 1.270 0.016 0.050 θ 0º 8º 0º 8º 11 注意事项 聚元有权在任何时刻修改其产品信息，恕不另行通知；客户在下订单前应确保产品信息的及时更新和完 整性。 V1.0 © 2011 www.pmicro.com.cn 8