FAIRCHILD FAN7631

36
86
82
73
8
FAN7631
半桥谐振变换器用高级脉频调制（PFM）控制器
说明

占空比50%的变频控制，
用于半桥谐振变换器拓扑







高效率：-采用零电压-开关（ZVS）
FAN7631是一种脉频调制控制器，用于高效半桥谐振变换
器，包括一个高端门极驱动电路、一个精确的电流控制振
荡器以及多种保护功能。其特征包括死区时间可变、工作
频率高达600kHz，并具有很多保护功能，例如LUVLO，
该保护采用LS管脚,以及一个可选择为锁定或A/R的保护可
方便使用。
:1
产品特性
QQ
高达600kHz工作频率
内置高端门极驱动器
采用的零电压开关（ZVS）技术减少了开关损耗，并显著
地提高了了效率。ZVS也能明显减小开关噪声，因此容许
采用参数较小的电磁干扰（EMI）滤波器。
3
大 门极驱动电流：+500mA/-1000mA
采用FI或LS管脚，可简易远程开/关控制，且具有锁定
或自动重启（A/R）功能
保护功能：过压保护（OVP），过载保护（OLP），
过流保护（OCP），异常过流保护（AOCP），内部
热保护（TSD），高精度线电压欠压保护（LUVLO）

启动期间有电平-变化OCP功能
07
55
-2

AN4151 — 采用 FSFR 系列飞兆功率开关（ FPS™ ）的半桥
LLC谐振变换器的设计。
.h
等离子（PDP）与液晶（LCD）电视
相关资源
k
适用范围
co
台式计算机与服务器
in
视频游戏控制器
适配器
.s
通信电源
:/
订购信息
/w
ww





FAN7631提供了搭建一个可靠的谐振变换器的所有必要条
件，并简化了设计、提高了生产率和性能。FAN7631也能
用于谐振变换器拓扑，比如串联谐振，并联谐振以及LLC
谐振变换器。
87
轻载条件下频率限制（可编程）：脉冲间歇工作模式
28
46
通过一个电阻可设计死区时间
tp
器件型号
工作结温
封装
塑料管
ht
FAN7631SJ
FAN7631SJX
© 2011 Fairchild Semiconductor Corporation
FAN7631 • 1.0.0
包装方法
-40C ~ 130C
16-引脚式小尺寸封装(SOP)
胶带&卷盘
www.fairchildsemi.com
FAN7631 — 半桥谐振变换器用高级脉频调制（PFM）控制器
July 2011
Lm
HVCC
16
2
RT
HO
15
CTR
14
3
SS
4
DT
7
Cdc-link
LVCC
12
FI
LO
11
SG
PG
10
LS
CS
9
3
QQ
8
Vin
13
5
6
Cr
36
86
82
73
8
CON
:1
LVCC
1
Llk
谐振半桥变换器的典型应用电路
28
46
Figure 1.
-2
87
框图
LVCC
VREF
07
LVCC
UVLO
55
12
LS
8
Line UVLO
with Hys.
k
S/S end
co
S/S
.h
Current
Controlled
Oscillator
2
ww
3
/w
SS
.s
in
VTH
1
High-Side
Gate Driver
DT
Low-Side
Gate Driver
DT
Current Source Driver
For Protections & Soft-Start
tp
Line UVLO
ht
A/R
-1
11
LO
4
DT
10
PG
7
SG
9
CS
Latch
S
TSD
S
Q
Current
sensing
Current
sensing
AOCP
OLP
OVP
HO
CTR
< 600kHz
Burst Operation
OCP
15
14
50% Duty Cycle
:/
CON
HVCC
HVCC
UVLO
Internal Bias
RT
16
FAN7631-半桥谐振变换器用高级脉频调制（PFM）控制器
应用电路图
Q
R
R
LVCC < 5V
VSS = VSS_START ||
LVCC < LUV- ||
Line Voltage NG
VFI
6
FI
内部框图
Figure 2.
© 2011 Fairchild Semiconductor Corporation
FAN7631 • 1.0.0
www.fairchildsemi.com
2
HVCC (16)
(2) RT
HO (15)
(3) SS
CTR (14)
(4) DT
36
86
82
73
8
(1) CON
NC (13)
FAN7631
LVcc (12)
LO (11)
(7) SG
PG (10)
(8) LS
CS (9)
3
QQ
(6) FI
:1
(5) NC
封装引脚配置（16SOP）
28
46
Figure 3.
87
引脚说明
名称
1
CON
该管脚可保护并启用/禁用该控制 IC。当该管脚电压高于0.6V，允许该IC工作。当该管脚电压
低于0.4V，禁止发送两只MOSFET的门极驱动信号。
2
RT
该管脚用于编程开关频率。一般地，需要光耦连接到该管脚，用来控制开关频率来调节输出电
压。
3
SS
该管脚可用来产生电流控制振荡器所用的阈值上限信号。通常该管脚可连接一个小电容，即使
在快速开/关测试中也可确保OLP延迟和软启动时限。
4
DT
该管脚可使用外部电阻来调整死区时间。
5
NC
未连接。
6
FI
使用保护功能 / 故障输入。该管脚可用于闩锁保护，当该管脚的电压高于4VDC触发。
7
SG
8
LS
55
07
k
.h
co
in
.s
ww
该管脚为控制部件的地线。
该管脚可检测线电压并触发欠压闭锁（LUVLO）。
该管脚用于检测流过主MOSFET的电流。典型地，负电压被施加到该引脚。
PG
该管脚为电源地。该管脚连接到低端MOSFET的源极。
LO
该管脚可产生低端门极驱动信号。
LVCC
该管脚为控制IC和低端驱动电路的供电电压。
ht
12
说明
CS
/w
tp
11
:/
9
10
-2
引脚号
FAN7631-半桥谐振变换器用高级脉频调制（PFM）控制器
引脚布局
13
NC
未连接。
14
CTR
该管脚可连接至低端MOSFET的漏极。典型地，变压器连接到该管脚。
15
HO
该管脚可产生高端门极驱动信号。
16
HVCC
该管脚为高端门极-驱动的供电电压。
© 2011 Fairchild Semiconductor Corporation
FAN7631 • 1.0.0
www.fairchildsemi.com
3
如果应力超过绝对最大额定值，器件就会毁损。在推荐的工作条件之上，该器件可能无法正常运行或操作。若超过推荐
的工作条件时间和力，该器件可能无法正常运行或操作，且不建议让器件在这些条件下长期工作。绝对最大额定值仅是
在TA=25C的额定应力值，除非另有说明。
参数
最小值
最大值
单位
-0.3
25.0
V
625.0
V
HVCC+0.3
V
HVCC+0.3
V
-7.0
V
25.0
V
LVCC
V
HVCC 至 VCTR 高-端 VCC管脚至中央电压
HVCC
高端浮动电源电压
-0.3
VHO
高端门极\驱动电压
VCTR-0.3
高端偏置电压
HVCC-25
-9.8
低端电源电压
-0.3
VLO
低端门极\驱动电压
-0.3
VCON
控制引脚输入电压
-0.3
LVCC
V
VCS
电流检测（CS）管脚输入电压
-5.0
1.0
V
VRT
RT引脚输入电压
-0.3
5.0
V
fsw
建议开关频率
10
600
kHz
VLS
LS引脚输入电压
-0.3
LVCC
V
VFI
FI引脚输入电压
-0.3
LVCC
dVCTR/dt
PD
3
46
28
87
-2
VDT
SS 引脚输入电压
DT 引脚输入电压
允许的CTR电压转换速率
总功耗
最大结温(2)
TSTG
-0.3
k
推荐的工作结温(2)
存储温度范围
V
( )
V
( )
内置钳位 1
V
50
V/ns
1.24
W
内置钳位 1
+150
.h
TJ
-0.3
55
VSS
07
LVCC
:1
在15VDC 施加于 HVCC 至 CTR 时VCTR允许的负向电压
QQ
VCTR
36
86
82
73
8
符号
FAN7631-半桥谐振变换器用高级脉频调制（PFM）控制器
绝对最大额定值
C
-40
+130
-55
+150
C
数值
单位
102
ºC/W
热阻
:/
符号
/w
ww
.s
in
co
说明:
1. VSS 和 VDT 内部钳位于 5.0V，其容差在 4.75V 和 5.25V之间。
2. 所推荐的工作结温最大值受限于热关断保护。
结-环境之间热阻
ht
tp
θJA
参数
© 2011 Fairchild Semiconductor Corporation
FAN7631 • 1.0.0
www.fairchildsemi.com
4
TA=25C， LVCC=17V，除非另有说明。
符号
参数
工作条件
最小值
典型值 最大值 单位
电源部分
HVCC=VCTR
IQHVCC
HVCC静态电源电流
HVCC,START- 0.1V, VCTR=0V
IQLVCC
LVCC静态电源电流
LVCC,START - 0.1V, VCTR=0V
50
HVCC工作电源电流
(RMS 值)(3)
3.0
4.5
mA
8
10
mA
100
200
μA
5
7
mA
10
14
mA
2.6
3.5
mA
11.2
12.5
13.8
V
8.9
10.0
11.1
V
QQ
:1
fOSC=100kHz, CLoad=1nF
VCON > 0.6V, VCTR=0V
fOSC=300kHz, CLoad=1nF,
VCON > 0.6V, VCTR=0V
μA
μA
fOSC=300kHz, CLoad=1nF,
VCON > 0.6V, VCTR=0V
LVCC工作电源电流
(RMS 值)(3)
120
200
fOSC=300kHz, VCON < 0.4V,
VCTR=0V (无开关)
IOLVCC
μA
100
fOSC=100kHz, CLoad=1nF,
VCON > 0.6V, VCTR=0V
IOHVCC
50
36
86
82
73
8
偏置漏电流
ILK
46
3
fOSC=300kHz, VCON < 0.4V,
VCTR=0V (无开关)
LVCC UVLO 关断阈值
LVCC,HYS
LVCC UVLO 滞环
HVCC UVLO 导通阈值
HVCC,STOP
HVCC UVLO 关断阈值
HVCC,HYS
HVCC UVLO 滞环
2.5
9.2
10.2
V
7.8
8.7
9.6
V
VBL
脉冲跳变启用阈值电压
VRT
可调RT电压
fOSC
输出振荡频率
直流
输出占空比
.h
脉冲跳变禁用阈值电压
V
0.54
0.60
0.66
V
0.36
0.40
0.44
V
1.5
2.0
2.5
V
48
50
52
RT=2.7kΩ, CSS=1nF
188
200
212
RT=11.6kΩ, CLoad=100pF
49
50
51
RT=2.7kΩ, CLoad=100pF
48
50
52
软起动电流1
VCSS=0V, LVCC=17V
3
软起动电流2
VCSS=1.6V, LVCC=17V
25
30
35
μA
VSS_START
软启动启动电压
CSS=1nF, VCON=3V
1.5
1.6
1.7
V
VSS_END
软启动结束电压
CSS=1nF, VCON=3V
4.0
4.2
4.4
V
VSSC
软启动钳位电压
CSS=1nF, VCON=3V
4.75
5.00
5.25
V
/w
ww
.s
RT=11.6kΩ, CSS=1nF
tp
in
co
VBH
0.5
k
振荡器 & 反馈部分
V
8.2
07
HVCC,START
87
LVCC,STOP
-2
LVCC UVLO 导通阈值
55
LVCC,START
28
UVLO 部分
FAN7631-半桥谐振变换器用高级脉频调制（PFM）控制器
电气特性
kHz
%
:/
软启动和重启部分
ISS1
ht
ISS2
RT
fOSC_SS
软启动期间的内部输出振荡器频率。
CSS=1.6V
VRT-CON
启动时的RT-CON电压
© 2011 Fairchild Semiconductor Corporation
FAN7631 • 1.0.0
300
RT=5.8kΩ
RT=2.7kΩ
mA
530
kHz
600
60
120
mV
www.fairchildsemi.com
5
TA=25C， LVCC=17V，除非另有说明。
符号
参数
最小
值
工作条件
典型
值
最大
值
单位
输出部分
峰值源电流
LVCC=HVCC=17V,
TJ=-40C ~ 130C
500
Isink
峰值灌电流
HVCC=17V,
TJ=-40C ~ 130C
1000
tf
下降时间
HVCC=17V, CLoad=1nF
VHOH
高端门极信号的高电平 (VHVCC-VHO)
VHOL
高端门极信号的低电平
VLOH
低端门极信号的高电平 (VLVCC-VLO)
VLOL
低端门极信号的低电平
IO=20mA
VOLP
OLP阈值电压
(3)
OLP 死区时间
VOCP
OCP 阈值电压
tDA
-2
55
OCP 死区时间
AOCP 阈值电压
AOCP 死区时间
(3)
延迟时间(低端)从 VAOCP 检测至关闭
LVCC 过压保护
VLINE
线路 UVLO 阈值电压
ILINE
线路 UVLO 滞环电流
co
热关闭温度
VFI
进行闩锁工作的故障输入阈值电压
ILR
闩锁保护保持LV CC 电源电流
VLR
闩锁保护复位LV CC 电源电压
VLS Sweep, -40C ~ 130C
VLS=2V
1.0
V
0.6
V
1.0
V
0.6
V
35
μA
-0.42
-0.37
-0.32
V
150
200
250
ns
-0.62
-0.56
-0.50
V
150
200
250
ns
-1.21
-1.10
-0.99
V
ns
250
400
ns
21
23
25
V
2.88
3.00
3.12
V
9
10
11
μA
130
140
150
C
3.8
4.0
4.2
V
100
150
μA
LVCC=7.5V
5
/w
ww
.s
TSD
ns
50
in
(3)
20
30
(3)
k
VOVP
ns
25
07
tBAO
(3)
.h
VAOCP
87
tBOL
tBO
28
OLP 灌电流
46
3
保护部分
IOLP
40
:1
上升时间
mA
QQ
tr
mA
36
86
82
73
8
Isource
FAN7631-半桥谐振变换器用高级脉频调制（PFM）控制器
电气特性 (续)
V
tp
:/
死区时间控制部分
死区时间
ht
DT
RDT
Load=1nF
100
150
200
RTD
Load=1nF
250
350
450
短路, CLoad=1nF
50
开路, CLoad=1nF
1000
推荐的死区时间范围
100
ns
600
说明：
3. 该参数由设计保证；产品量产不测试。
© 2011 Fairchild Semiconductor Corporation
FAN7631 • 1.0.0
www.fairchildsemi.com
6
1.20
1.20
1.15
1.15
1.10
1.10
1.05
1.00
0.95
1.05
1.00
0.95
0.90
0.90
0.85
0.85
0.80
0.80
-40
-20
0
25
50
75
100
120
-40
-20
0
100
120
1.20
1.15
1.15
QQ
28
46
1.20
LVCC 停止电压 vs. 温度
3
Figure 5.
1.10
1.05
87
1.05
Normalized
1.10
1.00
-2
Normalized
75
Temperature [℃]
LVCC 启动电压 vs. 温度
Figure 4.
50
:1
Temperature [℃]
25
36
86
82
73
8
Normalized
Normalized
这些特性图通常在 TA=25ºC下测得，除非另有说明。
0.95
0.80
-40
-20
0
25
50
75
0.80
120
-40
-20
0
25
50
75
100
120
Temperature [℃]
HVCC 启动电压 vs. 温度
Figure 7.
HVCC 停止电压 vs. 温度
.s
in
Figure 6.
co
.h
k
Temperature [℃]
100
0.85
07
0.85
0.95
0.90
55
0.90
1.00
FAN7631-半桥谐振变换器用高级脉频调制（PFM）控制器
典型性能特征
1.20
1.15
1.10
Normalized
/w
1.10
1.05
1.00
:/
Normalized
1.20
ww
1.15
ht
tp
0.95
1.05
1.00
0.95
0.90
0.90
0.85
0.85
0.80
0.80
-40
-20
0
25
50
75
100
-40
120
脉冲跳变禁用电压vs.温度
© 2011 Fairchild Semiconductor Corporation
FAN7631 • 1.0.0
0
25
50
75
100
120
Temperature [℃]
Temperature [℃]
Figure 8.
-20
Figure 9. 脉冲跳变启用电压vs.温度
www.fairchildsemi.com
7
1.20
1.20
1.15
1.15
1.10
1.10
1.05
1.00
0.95
1.05
1.00
0.95
0.90
0.90
0.85
0.85
0.80
0.80
-40
-20
0
25
50
75
100
-40
120
-20
0
25
50
75
100
120
Temperature [℃]
可调 RT 电压 vs. 温度
输出振荡频率 (RT
温度
1.10
1.00
0.95
1.00
0.95
0.90
-2
0.90
0.85
-20
0
25
50
75
100
Temperature [℃]
-40
k
温度
Figure 13.
co
1.15
ww
1.00
Normalized
1.05
/w
0.95
25
50
75
100
120
输出占空比 (RT
温度
1.20
.s
1.10
0
1.30
in
1.20
-20
Temperature [℃]
.h
输出振荡频率 (RT
Figure 12.
0.80
120
07
-40
0.85
55
0.80
Normalized
1.05
28
1.05
3
1.15
1.10
46
1.20
1.15
Normalized
1.20
87
Normalized
QQ
Figure 11.
:1
Temperature [℃]
Figure 10.
36
86
82
73
8
Normalized
Normalized
这些特性图通常在 TA=25ºC下测得，除非另有说明。
FAN7631-半桥谐振变换器用高级脉频调制（PFM）控制器
典型性能特征 （接上页）
1.10
1.00
0.90
0.90
0.80
:/
0.85
-40
0.70
-20
0
25
50
75
100
120
-40
Temperature [℃]
-20
0
25
50
75
100
120
Temperature [℃]
ht
tp
0.80
Figure 14.
输出占空比 (RT
© 2011 Fairchild Semiconductor Corporation
FAN7631 • 1.0.0
温度
Figure 15.
ISS1 vs. 温度
www.fairchildsemi.com
8
1.20
1.20
1.15
1.15
1.10
1.10
1.05
1.00
0.95
1.05
1.00
0.95
0.90
0.90
0.85
0.85
0.80
0.80
-40
-20
0
25
50
75
100
120
-40
-20
0
Temperature [℃]
50
75
100
120
fOSC_SS (RT=11.6kΩ) vs. 温度
46
3
QQ
Figure 17.
:1
Temperature [℃]
ISS2 vs. 温度
Figure 16.
25
36
86
82
73
8
Normalized
Normalized
这些特性图通常在 TA=25ºC下测得，除非另有说明。
1.20
1.15
1.15
28
1.20
1.05
87
Normalized
1.10
1.05
1.00
0.95
-2
Normalized
1.10
0.85
-40
-20
0
25
50
75
100
0.85
0.80
07
0.80
0.95
0.90
55
0.90
1.00
-40
120
-20
0
25
50
75
100
120
100
120
Temperature [℃]
fOSC_SS (RT=2.7kΩ) vs. 温度
co
Figure 19.
VOLP vs. 温度
.s
in
Figure 18.
.h
k
Temperature [℃]
FAN7631-半桥谐振变换器用高级脉频调制（PFM）控制器
典型性能特征（接上页）
1.20
1.15
Normalized
1.10
/w
1.10
1.05
1.00
:/
Normalized
1.20
ww
1.15
0.95
1.00
0.95
0.90
0.90
0.85
0.85
tp
ht
1.05
0.80
0.80
-40
-20
0
25
50
75
100
120
-40
-20
0
Temperature [℃]
Figure 20.
© 2011 Fairchild Semiconductor Corporation
FAN7631 • 1.0.0
25
50
75
Temperature [℃]
IOLP vs.温度
Figure 21.
VOCP vs. 温度
www.fairchildsemi.com
9
1.20
1.20
1.15
1.15
1.10
1.10
1.05
1.00
0.95
0.90
0.85
1.05
1.00
0.95
0.90
0.85
0.80
0.80
-40
-20
0
25
50
75
100
120
-40
-20
0
Temperature [℃]
75
100
120
1.15
1.10
1.10
0.95
0.90
1.05
1.00
3
1.00
0.95
46
1.05
:1
1.20
1.15
VOVP vs. 温度
QQ
1.20
Normalized
Normalized
Figure 23.
0.90
0.85
28
0.85
0.80
0.80
-20
0
25
50
75
100
-40
120
0
VLINE vs. 温度
25
50
75
100
120
Temperature [℃]
-2
Temperature [℃]
Figure 25.
ILINE vs. 温度
55
Figure 24.
-20
87
-40
07
1.20
1.15
1.20
1.15
1.10
.h
Normalized
k
1.10
1.05
1.00
co
0.95
0.90
0.85
0.80
-20
0
25
.s
-40
in
Normalized
50
Temperature [℃]
VAOCP vs. 温度
Figure 22.
25
36
86
82
73
8
Normalized
Normalized
这些特性图通常在TA=25ºC下测得。
FAN7631-半桥谐振变换器用高级脉频调制（PFM）控制器
典型性能特征（接上页）
50
1.05
1.00
0.95
0.90
0.85
0.80
75
100
-40
120
ww
VFI vs. 温度
25
50
75
100
120
Figure 27.
死区时间 (DT=150ns) vs. 温度
:/
/w
0
Temperature [℃]
Temperature [℃]
Figure 26.
-20
Normalized
ht
tp
1.20
1.15
1.10
1.05
1.00
0.95
0.90
0.85
0.80
-40
-20
0
25
50
75
100
120
Temperature [℃]
Figure 28.
死区时间 (DT=350ns) vs. 温度
© 2011 Fairchild Semiconductor Corporation
FAN7631 • 1.0.0
www.fairchildsemi.com
10
死区时间取决于下图。
1. 基本结构
FAN7631可驱动半桥谐振变换器的高端与低端MOSFET，
其脉冲互补，占空比为50%。其主要内部电路包括振荡器
、软启动电路、保护电路、低端与额定600V高端门极驱动
器。
Dead time(ns)
600
500
LVCC(12)、HVCC (16)与
SG（7）分别分配给电源电压与地管脚。LO（11）、HO
（15）、CTR（14）与PG（10）为需要在外部连接到MOS
FET的管脚。
36
86
82
73
8
400
300
200
关于保护，CON（1）用于跳变模式工作，FI（6）用于外
部锁定保护，LS（8）用于电源UVLO（电源欠压），CS用于漏极电流感测。
100
0
0
10
20
30
40
50
60
Dead time resistor (RDT, KΩ)
2. 门极驱动器与死区时间编程
3. 内部振荡器
IC采用大电流门极驱动电路（电源：0.5A /
接收端：1A），涵盖了各种应用场合。门极驱动电路产生
的每个门极信号都是互补的，占空比为50%，其中包括了
死区时间，如图
29所示。门极驱动电路的工作频率受控于RT管脚的流出电
流。
死区时间 vs. RDT
QQ
Figure 30.
:1
最后一点，RT（2）、CSS(3)与DT（4）分别用于工作频率
、软启动以及死区时间编程。
3
3.1. 电流控制的振荡器
87
28
46
图
31给出了高精度电流控制振荡器以及RT管脚的典型电路配
置。在内部，通过V/I变换器，RT管脚的电压被设定在2V
。振荡器电容CT的充/放电电流可通过对RT管脚流出电流
（ICTC）进行镜像获得。VCT不断地在
VTL与VTH之间上升与降低，产生
锯齿波VCT。最终，SR触发器根据VCT产生了时钟信号。因
此，开关频率随着ICTC的增加而增加。
-2
Dead time
07
55
HO output
VTH = VSS_END
ICTC
VREF
+
VCT
k
ICTC
.h
Rmax
time
S
V/I Converter
2V
Q
+
CT
-
门极驱动信号
co
VTH
VTL
R -Q
F/F
Clock
+
Figure 29.
2ICTC
Rmin
RT
in
死区时间可根据电阻RDT编程，范围为150ns到600ns，如 图
30所示。在内部，通过V/I变换器，DT管脚的电压被设定
在1.4V，且IDT可通过RDT设置。IDT通过电流驱动器传送给
死区时间发生器。在死区时间发生器中，死区时间取决于
传送来的IDT，且与RDT成比例。死区时间随着RDT的增加而
增加。为了提高死区时间电路对高dv/dt开关瞬态的抗噪性
，采用了一个采样保持电路。然而，严重的噪声能影响死
区时间电路，且死区时间的最大范围也会减小。建议采用
一10nF左右的电容与DT管脚并联。另外，分流电阻RDT,Shor
t与RDT,Open在内部连接到DT管脚。这些都是为用来预防异
常情况，比如死区时间管脚开路或者短路。即使它短路到
地节点或者开路时，死区时间仍被限制到50ns（接地）与1
000ns（开路）之间。
-
LO output
FAN7631-半桥谐振变换器用高级脉频调制（PFM）控制器
功能说明
PreScaler
.s
2
ww
Figure 31.
Gate
Drive
电流控制的振荡器
3.2. 最小与最大频率设置
ht
tp
:/
/w
如图31所示，
光电耦合器晶体管通过Rmax连接到RT管脚，用于调制开关
频率。在过载期间，光电耦合器完全关断，因此ICTC由Rmin
确定，其可决定最小频率。与此相反，最大开关频率出现
在光电耦合器完全导通条件。事实上，光电耦合器晶体管
的饱和电压最大是0.2V。考虑到饱和电压，最大频率可以
根据Rmax与Rmin进行设置。
最大与最小开关频率可根据下式计算：
(1)
=(
© 2011 Fairchild Semiconductor Corporation
FAN7631 • 1.0.0
)
www.fairchildsemi.com
11
一般地，在ZVS区，谐振变换器的输出电压增益与开关频
率成反比。常规软启动方法的实现要求由高到低扫描工作
频率。采样常规的软启动方式，所用管脚为SS，该管脚也
可用于自重启，如Figure 32 与 Figure 33所示。
RT
VRT
VSSC
Rmax
S
Q
R
VTH
VTL
2IRT
Gate Driver
VSSC
ISS1
ISS2
Q4
VSS_END
Q1
Rmin
Q2
SS
CSS
Q3
Protection
Status
IOLP
Figure 32.
可以根据下式估算软启动时间 tSS 、自重启时间 tAR 以及
OLP延迟时间tOLP：
Current Source
Steering
VSS_START
/ VSS_END
2.6
3 A
=C
软启动与自重启电路
=
4.1 软启动
(2)
3.4
3 A
=C
-2
87
28
46
2.6
3 A
C
3
在软启动期间，开关频率的减小与VSS成反比例。当VRT 与
VCON 的压差为0.6V时，VSS 开始充电。在启动开始时，作
用 Q1选 通 ISS1 （3mA） ， 使 VSS 迅速地上升至 VSS_START
（1.6V），为起始开关频率做出准备，但是没有任何开关
导通。初始开关频率为预先设定的最小开关频率的6倍，
且不超过600kHz。然后作用Q2选通ISS2 （30μA），ISS1 禁
:1
VCT
IRT
36
86
82
73
8
一 旦 IC 进 入 到 过 载 ， ISS2 被 禁 用 ， 且 VSS 开 始 以 IOLP
（30μA）放电，直到其脱离过载条件。如果条件不变，
VSS会持续地减少直到其达到VSS_START，开关工作停止。这
段时间就是过载保护延迟时间tOLP。开关停止后，VSS根据
ISS2 与IOLP 的互补状态上下变化四次。IC以软启动工作重
启。这种工作是自重启。如果其他保护被触发（AOCP与
TSD除外），开关立即停止，且IC能执行其自重启。
Vref
IRT
QQ
Vref
4.2. 自重启
VCT
IOLP ISS2
IOLP ISS2 IOLP
ISS2
VSSC
VSS_END
.h
VSS
07
ISS2
Switching Stops at AOCP or OCP
k
ISS2
55
ISS1
Driving
I
Current SS1
co
VSS_START
VTL
tOLP
in
.s
tSS
0V
tAR
(a) (b)
S/S End
(a or c)
Switching Stops at OLP
S/S Resumes
(a) Overload Condition (b) Normal Condition (c) OCP or AOCP Enable
Figure 33.
软启动与自重启波形
ht
tp
:/
/w
ww
No Switching
FAN7631-半桥谐振变换器用高级脉频调制（PFM）控制器
用。在tSS期间，VTH通过Q4与VSS同步，通过 VSS与振荡电
路VTL 的比较产生VCT。当 ISS2平滑地升高VSS时，开关频率
减小。VSS 达到 VSS_END (4.2V)，软启动结束。通过Q4，
VTH与VSS_END同步。VSS持续上升，直到达到VSSC(5V)。
4.软启动与自重启
© 2011 Fairchild Semiconductor Corporation
FAN7631 • 1.0.0
www.fairchildsemi.com
12
6.1. 过载保护(OLP)
空载条件下，为避免输出电压由于电压增益失真 而 升 高 ，
FAN7631提供脉冲跳变功能。图 34 给出了控制（CON）
管脚的内部框图及其外部配置。
当感应到的CS管脚电压跌落到低于VOLP (-0.37V)，且
持续超过OLP消隐时间tBOL (200ns); CSS开始以
IOLP放电直到SS管脚电压VSS达到VSS_START（1.6V）。随后
发出OLP，MOSFET关断。但是，如果OLP条件消失，CSS
不会被放电；相反地，它会被ISS1快速充电。
CON管脚典型地连接到光电耦合器的集电极引线上，且在
控制管脚电压跌落到低于0.4V时，IC停止切换，并在控制
管脚电压上升至0.6V时恢复切换。引起脉冲跳变的频率可
由下式得出：
)
6.2. 过流保护 (OCP)
当 感 应 到 的 CS 管 脚 电 压 跌 落 到 低 于 VOCP (-0.54V) 且 持
续时间超过OCP消隐时间tBO（200ns）时，OCP被触发，
开关过程立即停止。
(3)
6.3. 异常过流保护（AOCP）
Current Controlled
Oscillator
2
如果次级整流二极管短路，di/dt非常高的大电流会在OCP
发生前流过MOSFET。一旦检测到的电压跌落到低于1.10V，AOCP就会在一个很短的50ns消隐时间tBAO后发生
，且开关过程立即停止。
50% Duty Cycle
CON
DT
:1
Rmax
Gate Driver
-
1
+
6.4. 电平-变化 过流保护（OCP）
QQ
Rmin
H
0.6V / 0.4V
36
86
82
73
8
=(
如果VCON低于1V，OLP禁止。
在软启动期间，OCP禁用，且AOCP启用自重启模式 取 代
锁定模式。
L
46
3
0.4V 0.6V
6.5. 过电压保护（OVP）
脉冲跳变电路
28
Figure 34.
当LVCC达到23V时，OVP触发。当采样变压器的辅助绕组
提供VCC至FPS™时，此保护得到使用。
-2
6.6. 热关断（TSD）
07
55
FAN7631具有多个自保护功能：仅在软启动期间的电平变
化OCP、过载保护（OLP）、过流保护（OCP）、异常过
流保护（AOCP）、过压保护（OVP）、热保护（TSD）
以及电源欠压锁定（又称LUVLO或电源欠压）。电平变化OCP、OLP、OCP、OVP以及LUVLO都是自重启模式
保护，且AOCP、TSD以及FI输入都是锁定模式保护，如
图 35 所示。
87
6. 保护电路
k
6.7. 电源-UVLO
在自重启模式保护中，一旦检测到故障条件，切换立即停
止，且MOSFET保持关断。在OLP情况下，如上所述，需
要 延 迟 时间tOLP 后 停止切换。当LVCC 跌落到LVCC,STOP
(10V)时，保护被复位。当LVCC跌落到VLR (5V)时， 锁 死
保护会复位。当LVCC达到LVCC,START
(12.5V)时，IC恢复正常工作。
in
co
.h
FAN7631包含一个精确的电源UVLO（或电源欠压）功能
，其具有可编程的滞环电压，如图36所示。在
VLS高于VLINE =3V时，此功能可以启动或重启动IC，反之
亦然。IC启动与停止电压之间的滞环电压，可以根据ILINE
编程。
在正常工作中，比较器的输出是高电平，且ILINE是无效，
因此LS管脚的电压VLS可以通过电阻R1与R2分压获得。相
反地，当比较器的输出是低电平时，ILINE有效。可通过计
算流经R1的电流与ILINE的差值获得VLS。
.s
ww
:/
3
OLP
tp
SS
/w
OVP
9
-1
A/R
S
Q
R
Soft-Start
Diasble
VSS = VSS_START ||
LVCC < LUV- ||
Line Voltage NG
During
S/S
如果有必要，CFilter可用来减少由变压器或开关变换的感应
噪声。一般地，依赖于噪声大小，可采用几百皮法到几十
纳法的电容。
Switching
Shutdown
Line UVLO
AOCP
Latch
TSD
ht
CS
OCP
一般地，控制器内部门极驱动电路的温升与开关频率的频
升成比例。内置热关断功能是为了检测异常过温，比如环
境温度或者IC内部地过驱动。在锁定模式下，如果温度超
过TSD (130C），热关断触发。
FAN7631-半桥谐振变换器用高级脉频调制（PFM）控制器
5. 脉冲跳变工作
S
Q
R
LVCC < 5V
VFI
6
FI
Figure 35.
© 2011 Fairchild Semiconductor Corporation
FAN7631 • 1.0.0
保护框图
www.fairchildsemi.com
13
Vdclink,STOP  VLINE 
8. 电流检测方法
R1  R 2
R2
FAN7631采用了一种负电压检测方法来检测MOSFET的漏
极电流。该方法可使IC忽视
MOSFET的驱动电流，因此允许采用电阻检测方法，且采
用一个低时间常数的滤波器。也可以采用电容检测方法。
(4)
Vdclink,START  Vdclink,STOP  I LINE  R1
8.1. 电阻检测方法
dc-link
R1
36
86
82
73
8
IC检测漏极电流，信号为负电压，图
38所示。合理的滤波器时间常数范围可为一个工作周期的
1/30~1/10。
Ids
LS
Line Good
2
ILINE
R2
CFilter
VLINE
VCS
CDL
VCS
Filter
PG
3
46
RSENSE
28
87
漏极电流可以采用一个额外的与谐振电容并联的电容检测
，如
图
39所示。在低端开关导通时，通过CB的电流
ICB流经CB，RSENSE形成VSENSE。根据Cr与CB.的阻抗比，
ICB是按比例缩小的Ip。一般地，CB与Cr比较合适的比值为1
/100~1/1000。RD可用作阻尼器，来减小由开关转换产生的
噪声。可选为几百到几千欧姆。
ip
k
VFI
FI
电阻检测
-2
07
LVCC
Ids
Figure 38.
8.2. 电容检测方法
55
为配置外部自重启模式保护电路，采用了一个光电耦合器
与LS管脚。当LS管脚电压低于VLINE（3V）时，IC停止工
作。当光电耦合器结束拉低时，IC本身可以完成自重启。
.h
6
Pulled up à
Stop Switching with
Latch
co
Rbias
in
VSENSE
.s
CDL
ww
Pulled Down à
Stop Switching with
A/R
/w
LS
ILINE
Np
N
s
Ip
CS
Line OK
8
CTR
LO
SG
PG
PG
SG
VLINE
RFilter
:/
R2
FAN7631
HO
dc-link
External R1
Protection
Ns
Ns
对于锁定模式保护电路，需要采用FI管脚，一旦FI管脚电
压通过光电耦合器被拉高到VFI(4V)时，立即停止开关过程
。
RSENSE
Figure 37. 外部保护电路
(上图：锁定模式，下图：A/R模式）
N
s
iCB
RD
VSENSE
CFilter
tp
ht
Np
LO
SG
在锁定模式或自重启模式下，功率电路停工，如图
37所示。
Line
Sensing
Resistor
CTR
CS
7. 简易遥控-On/Off
External
Protection
Cr
:1
电源-UVLO
QQ
Figure 36.
FAN7631
HO
FAN7631-半桥谐振变换器用高级脉频调制（PFM）控制器
启动与停止输入电压可以通过下式计算：
Figure 39.
CB
Cr
电容检测
VSENSE可以通过下式估算：
Vsense  I Cr
© 2011 Fairchild Semiconductor Corporation
FAN7631 • 1.0.0
pk
CB
 Rsense
Cr
(5)
www.fairchildsemi.com
14
36
86
82
73
8
:1
QQ
3
46
28
87
-2
55
Figure 40.
16-引脚式小尺寸封装(SOP)
tp
:/
/w
ww
.s
in
co
.h
k
07
FAN7631-半桥谐振变换器用高级脉频调制（PFM）控制器
物理尺寸
ht
封装图纸是作为一项服务，提供给考虑飞兆半导体产品的客户。具体参数可进行改动，且无需做出相应通知。请注意图纸上的版本和/或
日期，并联系飞兆半导体代表核实或获得最新版本。封装规格并不超出飞兆公司全球范围内的条款与条件，尤其指保修，保修涉及飞兆
半导体的全部产品。
即时访问飞兆半导体在线封装网页，可以获得最新的封装图：
http://www.fairchildsemi.com/packaging/。
© 2011 Fairchild Semiconductor Corporation
FAN7631 • 1.0.0
www.fairchildsemi.com
15
36
86
82
73
8
:1
QQ
3
46
28
87
-2
55
ht
tp
:/
/w
ww
.s
in
co
.h
k
07
FAN7631-半桥谐振变换器用高级脉频调制（PFM）控制器
© 2011 Fairchild Semiconductor Corporation
FAN7631 • 1.0.0
www.fairchildsemi.com
16
更新及免责声明：
本文为中文翻译稿，仅供参考；Fairchild 半导体虽然合理谨慎从事以确保本文的准确和完整，但没有明示或暗示保证本文没有任何错误和疏忽；
请访问 www.fairchildsemi.com 网站查阅最新版本。