THX201开关电源控制器集成电路 2005/10/26 概述 THX201 采用专利技术、双极工艺制造的、防过载防饱和、 能满足更高绿色环保标准的开关电源控制器集成电路。广泛 管脚图 适用于需经济型开关电源的设备，如 DVD、机顶盒、传真 CT 1 机、打印机、LCD 显示器等。 VR 2 FB 特点 z z z z T H X 2 0 1 3 GND 4 8 VCC 7 OB 6 OE 5 IS 防过载防饱和专利技术设计，能及时防范过载、开关变 DIP8 压器饱和、输出短路等故障； 采用经济型三极管为开关管；同时利用其放大作用完成启动，并将启动电阻的功 耗减少 10 倍以上； 内置斜坡补偿电路、热保护电路、斜坡电流驱动电路； 无输出功耗可小于 0.3W，220Vac 输入时可小于 0.2W。 框图 VR 2 OUT-EN 2.5V基准 OSC-EN START-UP 100uA CT 1 OSC1 振荡器 OSC2 热保护 FB 25K 1.8V + - 斜坡 补偿 7 R 电流 Q 9.8V S 驱动 Q 上限电流 触发器 S + - 5 0.6V 5Ω 管脚描述 管 脚 符 号 1 2 3 4 5 6 7 8 CT VR FB GND IS OE OB VCC OE 6 IS -R 5K GND 4 + - 8 OB R 斜坡 + - VCC 启动 电流 600uA 3 电源 管理 管 脚 描 述 振荡器 C 输入端 2.5V 基准输出端 反馈输入端 接地端 功率管电流输入端 功率管发射极驱动输出端，和启动电流输入端 功率管基极驱动输出端，和启动电流控制端 正电源端 -1- THX201开关电源控制器集成电路 2005/10/26 原理描述 z z z 上电后为启动阶段，此阶段，VR 无输出；FB 上拉电流源关闭；OE 由功率管输 入启动电流到 VCC；OB 控制功率管的基极电流，限制功率管集电极电流（即 THX201 启动接受电流），从而保证功率管的安全；在 VCC 电压上升到 8.8V， 启动阶段结束，进入正常阶段。 正常阶段，VCC 电压应保持在 4.75~9.8V，VR 输出 2.5V 基准；FB 上拉电流源 开启；振荡器输出 OSC1 决定最大占空比，输出 OSC2 试图触发电源进入开周 期、及屏蔽功率管开启电流峰；若 FB 小于 1.8V（约在 1.2-1.8V 之间）后，FB 越小振荡器周期越宽、直至振荡器停振（此特性降低了开关电源的待机功耗） ； 若外围反馈试图使 VCC 大于 9.8V，则内电路反馈到 FB 使 VCC 稳压在 9.8V（利 用此特性可以不采用外围反馈电路，由内电路稳定输出电压，但稳压精度较低） ； 开周期，OB 为功率管提供基极电流，OE 下拉功率管的发射极到 IS，而且 OB 采用斜坡电流驱动（指 OB 开电流是 IS 的函数，当 IS=0V 时 OB 开电流约 40mA， 然后 OB 开电流随 IS 线性增加，当 IS 增加到 0.6V 时 OB 开电流约 120mA，此 特性有效地利用了 OB 的输出电流，降低了 THX201 的功耗），若 IS 检测到 FB 指定电流则进入关周期；关周期，OB 下拉，功率管不会立即关断，但 OE 箝位 1.5V（功率管关断后基极反向偏置，提高了耐压）；在开或关周期，如检测到功 率管超上限电流，则上限电流触发器优先置位，强制 FB 下降，占空比变小，从 而保护功率管和变压器；在下一个关周期开始沿或 FB 小于 1.8V，上限电流触发 器复位。另外，THX201 内置热保护，在内温度高于 140℃后调宽振荡器的周期， 使 THX201 温度不超过 150℃；内置斜坡补偿，在 THX201 大占空比或连续电 流模式时能稳定开/关周期。 若 VCC 降到 4.4V 左右，振荡器关闭，OSC1、OSC2 低电平，电源保持关周期； VCC 继续下降到 3.8V 左右，THX201 重新进入启动阶段。 CT OSC2 OSC1 IS 0.6V 去开启 电流峰 上限电流 触发器 OB OE 1.5V 0.5V 图 1、正常阶段开关周期波形图 -2- THX201开关电源控制器集成电路 2005/10/26 电参数定义 z z z z z z z 启动接受电流：启动阶段 OB 开始有 0.1mA 下拉电流时 OE 点电流。 启动静态电流：VCC 接滤波电容和可调电流源，CT 接 680PF，其它引脚悬空， 能使 VCC 振荡时（即能完成 THX201 启动的）最小电流源电流。 启动电压：上述 VCC 振荡的最大 VCC 值。 再启动电压：上述 VCC 振荡的最小 VCC 值。 振荡器关闭电压：上述 VCC 振荡下降沿，使振荡器停振的 VCC 值。 静态电流：正常阶段，FB 由 1.8K 电阻接地，VCC 电源电流。 振荡器上拉/下拉电流：正常阶段，FB=2.5V,CT=1.25V，CT 处上拉/下拉电流。 1 2 3 4 5 Ui 9V Vcc 4.4V 3.8V Icc CT FB 过 电流 OB OE Uo 图 2、THX201 全局波形图 z z z z z z FB 上拉电流：正常阶段，FB=2.5V,IS=0V 时，FB 处上拉电流。 FB 防上限电流：正常阶段，FB=2.5V,IS=0.8V，FB 处下拉电流。 内反馈电源电压：无外围待机反馈电路的 THX201 电源，正常阶段时 VCC 值。 IS 上限电压：FB=2.5V，外加可调电源到 IS，FB 处有下拉电流的最小 IS 电压。 斜坡电流驱动：指功率管基极驱动 OB 开电流是 IS 的函数，当 IS=0V 时 OB 开 电流约 40mA，然后 OB 开电流随 IS 线性增加，当 IS 增加到 0.6V 时 OE 开电 流约 120mA。 振荡器周期：是 CT 外接电容 CT 的函数，约 CT*24000 秒。 电参数 符号 参数 Ics 启动接受电流 测试条件 Min TYP Max 单位 1.6 2.0 2.4 mA 55 80 uA 启动静态电流 启动电压 8.6 8.8 9.0 V 振荡器关闭电压 4.1 4.28 4.45 V 3.7 再启动电压 -3- V THX201开关电源控制器集成电路 9.2 内反馈电源电压 Icc 静态电流 VR VR 基准电压 VCC=8V 9.6 10 3 2005/10/26 V mA 2.4 2.5 2.6 V 0.9 1 1.1 倍数 振荡器周期 CT*24000 振荡器上拉电流 CT=1.25V 100 uA 振荡器下拉电流 CT=1.25V 1.9 mA 最大占空比 CT=680PF FB 反馈电压 IS=0.5V,CT=0.6V 3.3 V FB 上拉电流 FB=2.5V,IS=0V 580 uA FB 防上限电流 FB=2.5V,IS=0.8V 300 uA IS 上限电压 R IS-GND =0.75Ω OE 箝位电压 OE=0.001~1.2A OB 开电流 IS=0.5V 102 120 140 mA OB 开电流 IS=0.0V 32 44 60 mA OB 关电流 OB-IS=1V -145 -210 -230 mA OB 关电流 OB-IS=0.25V -10 -6 mA OE 输出电流 OE-IS=0.6V -1.2 -1 A 53 0.54 57 0.58 61 0.62 1.6 % V V 电源设计要点（参见应用例） z z z z z z z 反激式电流控制型开关电源设计，不连续（或低压时浅连续）电流工作模式； 电源启动电流选择 0.5-3mA，功率管的放大倍数可按 10 计算，则启动电阻（如 图 3、图 4 的 R1）选择应保证电源启动时功率管基极电流为 0.05-0.3mA，因此， 可 10 倍减少启动电阻的功耗，降低了待机功耗； 图 3、图 4 中 C5=680pF，最高工作频率约 60KHz； 开关变压器（图 3、图 4 的 T1），参考绕组整流输出 4.8-9V（推荐 6V）为 THX201 提供工作电源； 如开关变压器初级峰值电流最大值选择为 0.8A，在 220Vac、140V 退磁电压时， 考虑电源效率等因素最大可用输出功率为 22W；若宽压或 110 Vac、90V 退磁电 压，在低于 95Vac 采用浅连续电流模式，则最大输出功率可达 18W； 电源功率管选择：如最大峰值电流 0.8A，考虑 OB 开电流则功率管β值应达 10@[email protected]，对应检测电阻（图 3、图 4 的 R3）为 0.75 欧姆；任意电流 情况下，功率管应工作在饱和区，检测电阻为 0.6V/最大峰值电流； 尽管 THX201 有热保护，但在需要高输出功率时，如不考虑加大 THX201 的 PCB 板散热面积，则可能会降低输出功率和输出电压；同样，在高输出功率时，应考 虑功率管的散热问题。 应用例 z 例一（图 3），18W 开关电源，输出电压由 R6、R7 分压比决定，但需考虑开关 变压器 T1 变比。 -4- THX201开关电源控制器集成电路 2005/10/26 图 3、18W 开关电源 z 例二（图 4），宽压、峰值可达 18W 的 DVD 电源；说“峰值可达 18W”，是因 为 DVD 在启动等过程有短暂时间需较高功率，其它时间也许只要 10W 以内， 因此可以考虑降低功率管 Q1 的散热要求，甚至不用散热器。 图 4、宽压、峰值可达 18W 的 DVD 电源 3mm（最小） 两边空白安全距离 3mm（最小） 胶带 3层 参考绕组 0.13mm，8匝， 均匀绕制 -23V 0.20mm，31匝， 均匀绕制 ~2.3V 0.20mm，5匝， 均匀绕制 12V 0.20mm，16匝， 均匀绕制 5V 0.50mm*2，7匝， 均匀绕制 屏蔽 铜箔，1匝 主绕组 0.20mm*2,116匝， 先密饶再均匀 3层 1层 1层 1层 3层 1层 图 5、例 2，T1,EEL19,1mH 变压器结构 -5- 1层 THX201开关电源控制器集成电路 z 2005/10/26 例三（图 6），有独立待机的 DVD 或机顶盒等电源；采用 THX202H 作待机电源，THX201 作主电源。待机时，POWER 低电平， 光耦 U3 饱和使 U1.FB、U1.TC 和 U1.OB 低电平，主电源关闭，但 U1 由 R4 提供电源电流，U1 为保持状态；主电源工作时， POWER 高电平，由于 R4 提供电源电流较小，U1.THX201 的各种保护功能依然有效。由于待机电源要求输出电流较小，因此无 需采用光耦反馈电路就能使+5Vsb 达到要求。 图 6、有独立待机的 DVD 或机顶盒等电源例 -6-