L6599芯片中文资料

L6599

高压谐振控制器

特征

? 50%占空比，谐振半桥变频控制 ? 高精度振荡器

? 高至500kHz 的工作频率 ? 两级过流保护：变频和停机闭锁 ? 与PFC 控制器的接口 ? 自锁禁止输入 ? 轻载脉冲工作模式

? 上电/断电顺序或欠压保护输入 ? 单调输出电压上升为非线性软启

动

? 整合了一个能够承受600V 以上电压的高压浮动结构和一个同步驱动式高压

横向双扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件，节省了一个外部快速恢复自举二极管

? 用低电压下拉方式为两个栅驱动器提供一个输出电流0.3A 和灌入电流0.8A

的典型峰值电流处理能力。 ? DIP-16，SO-16N 两种封装

特征

? 液晶电视和等离子电视的电源 ? 台式电脑和初级服务器 ? 电信设备开关电源 ? 交直流适配器的开关电源

框图

目录

1 驱动描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

2 引脚设置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

2.1 引脚排列 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

2.2 引脚功能说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3 典型系统框图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

4 电气数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

4.1 极限参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

4.2 热相关数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

5 电气参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

6 典型的电气性能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

7 应用资料 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

7.1 振荡器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

7.2 工作在空载或非常轻的负载状态 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

7.3 软启动 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

7.4 电流检测，过流保护和过载保护 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

7.5 闭锁关机 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

7.6 LINE检测功能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

7.7 自举部分 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

7.8 应用实例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

8 封装外形尺寸 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9 修订记录 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 驱动描述

L6599是一个用于谐振半桥拓扑电路的精确的双端控制器。它提供50%的占空比：在同一时间高端和低端180°反相。

输出电压的调整是通过调整工作频率来实现。在高低端开关管的开关之间插入一个固定的死区时间来保证软开关的实现和能够工作于高频开关状态。

用自举方法驱动高端开关，IC整合了一个能够承受600V以上电压的高压浮动结构和一个同步驱动式高压横向双扩散金属氧化物半导体(DMOS)器件，节省了一个外部快速恢复自举二极管。

集成电路使设计师通过一个外部可设定的振荡器来设置转换器的工作频率范围。

启动时，为防止开机涌流，开关频率从一个可设定的启动极限频率逐步降低，直到控制回路达到稳定值为止。这个频率变化是非线性的，它将输出电压过调降到最低限度；启动过程的时间可以设定。

在轻载状态下，集成电路可以被迫进入一个间歇脉冲工作模式，以便维持转换器的输入能量到一个最小值。

集成电路的功能包括非闭锁的低门限输入使用电流延迟作用或高门限的过流保护，当电流检测输入时，具有变频和延迟关闭自动重启两种方式。

如果第一级的保护不足以控制住主回路电流，高电平过流保护将闭锁集成电路。它们的组合提供完全的过载和短路保护。另外还有闭锁的过温和过压保护也很容易实现。

一个与PFC控制器的接口，可以在条件发生时，例如过流保护停机和闭锁式停机，或者在间歇脉冲工作状态，关掉PFC。

2 引脚设置

2.1 引脚排列

图1 引脚排列（顶视）2.2 引脚功能说明

3 典型系统框图

图2 典型系统框图

4 电气数据

4.1 极限参数

表2 极限参数

注：14、15和16脚的抗静电能力（ESD）保证在900V以上。

4.2 热相关数据

表3 热相关参数

5 电气参数

TJ = 0～105°C，VCC = 15V，VBOOT = 15V，CHVG = CLVG = 1nF；CF = 470pF；

RRFmin = 12k；除非另有说明。

表4 电气参数

6 典型的电气性能

图3 电源电流和电压的关系图4 电源电流与结点温度的关系

图5 电源钳位电压和结点温度的关系图6 低电压闭锁开始与结点温度的关系

图7 振荡频率和结点温度的关系图8 死区时间与结点温度的关系

图9 振荡频率和定时参数的关系图10 振荡波形的斜率与结点温度的关系

图11 基准电压和结点温度的关系图12 电流镜像比率与结点温度的关系

图13 过流保护延迟端输出电流图14 过流保护延迟作用门槛和结点温度的关系与结点温度的关系

图15 Standby门槛和结点温度的关系图16 过流检测门槛与结点温度的关系

图17 Line门槛和结点温度的关系图18 Line输出电流与结点温度的关系

图19 闭锁禁止门槛和结点温度的关系

7 应用资料

L6599是一个专门用于谐振半桥拓扑电路的先进的双端控制器。在转换器里输出180°异相信号控制半桥电路的MOS管交替地开关。一般地说占空比是50%，实际上占空比要小于50%，因为在一只MOS管关断到另一只开通之间插入了一个固定的死区时间T D，在死区时间里两只MOS管都被关断。这个死区时间的本质是让变换器在整个时序内能够正确地工作：它将确保软开关的实现和使电路能够工作于高频、高效、低EMI发射状态。

根据负载情况，转换器运行于不同的工作模式（图20）：

1. 在重载、中载和轻载时的变频。弛张振荡器（详见“振荡器”部分）产生一个对称的三角波，MOS管被锁定。三角波的频率关系到被反馈电路调整的电流。结果是，利用由频率决定的变换特征，半桥驱动电路的频率被输出电压的反馈所调控。

2. 在空载或非常轻的负载时的脉冲间歇工作方式。当负载轻到某个值之下时，变换器将进入一个受控的断续工作状态，在这里有几个定频的开关周期和一个两个MOS管都处于关闭状态的较长的间隔。进一步减载将使间歇时间更长，平均开关频率减少。空载时，平均开关频率可以达到上百赫兹，因而使磁化的、以及和频率相关的损耗减到最小，使系统更加节能。

图20 多种模式工作状态

7.1 振荡器

振荡器从3脚通过外部设定电容器（CF）接地，和一个泄放网络到4脚（Rfmin）。4脚提供一个2V2mA的基准电压，由4脚输出的电流越大，振荡频率越高。图21是一个被简化了的内部电路图。

RFmin引脚的负载网络一般包括三个分支：

1.在4脚和地之间的电阻RFmin决定最低工作频率；

2.电阻RFmax连接在此脚和从次级反馈回来的信号的光耦的接收侧（发射

极接地）；当工作时，光耦通过这个支路调整电流—因此调整振荡频率

—调节输出电压变化；当光电晶体管饱和时，RFmax的值决定半桥振荡

的最大频率。

3.在此引脚和地之间的一个RC串联电路（Css+Rss）设定了变频启动（参

见第7.3章软启动）。注意这个分支在稳定工作期间的贡献是零。

图21 振荡器内部电路框图

下列分别为最小和最大振荡频率的近似关系式：

在100pF到nF之间给定了CF之后（通常以RFmin引脚的最大输出能力来确定总消耗），RFmin和RFmax的值将被选择，以便能给出振荡器的整个频率范围，从最小值fmin (在最低输入电压和最大负载)到最大值fmax (在最高输入电压和最小负载) ：

不同的选择给出特定的RFmax，如果空载，将启用脉冲间歇工作模式（见“工作在空载或非常轻的负载状态”部分）。

图22 振荡波形和门极驱动信号的关系

图22是振荡波形和门极驱动信号，以及半桥（HB）中点波形之间的时序关系。注意，当三角波上升时，低端门极打开，当三角波下降时，高端门极打开。这样，在启动或脉冲间歇工作状态期间，低端MOS管首先给自举电容C BOOT充电。结果，自举电容总是被充电，准备供给高端浮动驱动。

7.2 工作在空载或非常轻的负载状态

当谐振半桥轻载或卸掉所有负载时，它的开关频率在最大值。要保持输出电压在控制之下和避免软开关失败，必须有一个必要的残余磁化电流流经变压器。然而，这电流会导致变换器在空载时伴生一个非常低的空载损耗。

要克服这个问题，L6599使设计者让变换器断续工作（脉冲间歇工作），在这里有几个连续的开关周期和一个两个MOS管都处于关闭状态的较长的间隔，因此可以极大地减少平均开关频率。结果，残余磁化电流的平均值和其伴生的损耗将很可观地被裁减，因而促进变换器进一步节能。

驱动器可以使用5脚（STBY）工作于脉冲间歇工作模式：如果5脚电压低于1.25V，则IC进入一种空闲状态，两个门极驱动均为低，振荡器被停止，软开关电容Css保留它的充电状态，只有RFmin引脚上的2V电压基准耗电和Vcc电容上的自放电。当5脚电压超过1.25V 50mV后，IC恢复正常工作。

要实现脉冲间歇工作模式，必须使STBY引脚的电压与反馈环路相关。图23所示是最简单的方案，可以与较窄的输入电压范围匹配（例如有前级PFC电路）。

图23 实现脉冲间歇工作模式：窄输入电压范围

图24 实现脉冲间歇工作模式：宽输入电压范围

事实上，RFmax将定义L6599在脉冲间歇工作模式下的开关频率fmax。一旦确定了fmax，RFmax的关系式将被确立：

注意，不同于在前面的部分考虑的fmax (“第7.1章：振荡器”)，这里的fmax 对应于一个极小的负载P outB。P outB将是这样：变压器的峰值电流不足够低导致可听见的噪声。

然而，谐振变换器的开关频率，也取决于输入电压；假若输入电压范围很大，则对于电路图23来说，P outB的值将有很大变化。这时，推荐使用图24的电路，将输入电压信号引入到STBY脚。由于开关频率和输入电压之间强烈的非线性关系，经验验证，R A / (R A + R B)的修正使P outB的变化减到最小。请小心地选择R A + R B的总值大于大于Rc，使作用减到最小，对LINE引脚的电压（参见第7.6章：LINE测量功能）。

电路的工作状态可以描述如下：当负载减轻到P outB之下时，频率将试图超过最大设定值fmax，STBY引脚的电压V STBY将低于1.25V。IC停机，两门极驱动输出为低，半桥上的两只MOS管均关闭。能量供应的中止将使电压V STBY增加，当它超过1.3V时，IC重启。一会儿，V STBY再降下来，IC又间歇停机。这样，IC 以一个近乎恒定的频率运行于脉冲间歇工作状态。进一步减载将导致平均频率下降，直至上百赫兹。用时序图25说明这种工作状态，上面显示了重要的信号。在STBY端到地接一只小电容（典型值为几百pF），有助于减少开关噪声，净化工作环境。

为帮助设计师设计出节能的功率因数校正系统，在IC工作于脉冲间歇工作状态时，允许关闭DC-DC变换电路之前的PFC控制器，因此消除了这个阶段的（0.5 ÷1W）的空载损耗。不考虑变换器在空载和轻载时的EMC问题，因为EMC规程只涉及到正常负载在低频谐波上的发射。

要这样，IC提供了第9脚（PFC_STOP）：它是一个集电极开路输出，正常时为开放，脉冲间歇工作期间为低电平。该引脚外接PFC控制器，如图26所示，当L6599在低电压闭锁（UVLO）时保持开放，让PFC控制器首先开始工作。

图25依赖于负载的工作状态时序图

图26 L6599在轻载时如何关闭PFC控制器的图示