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TEA1507TM准共振逆向SMPS控制集成电路
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TEA1507TM：Quasi Resonate Preimage SMPS Controller
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■飞利浦半导体供稿
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简介
GreenChipTMII (TEA1507) 是第二代开关模式电源(SMPS)控制集成电路，适用于电视电源。
GreenChipTMII的特性
GreenChipTMII TEA1507是一个多芯片模块，在一个DIP8封装内集成了两个集成电路。其中一个集成电路以飞利浦半导体公司开发的高压BCD_PowerLogic
800工艺制作，使整流电路直接高效启动成为可能。它是一种15掩模、800V 集成电路工艺，能够为高压传感器接口提供800V JFET及LDMOS结构，为电源开关提供800V
LDMOS结构。
另一个集成电路采用低压BiCMOS工艺，具有控制和保护功能，因此减少了构成电源的外部元件数量。它所采用的工艺BiMOS_1.5是一种13掩模、CMOS/双极混合工艺，特别适用于精确可靠的控制逻辑电路。
GreenChipTMII 被设计为紧凑型逆向变换器的控制器，集成电路位于初级电路。利用变压器的附加线圈对变压器核心进行退磁保护，并在启动后驱动集成电路。由于
GreenChipTMII 以准共振模式运作，与固定频率“硬开关”结构相比，效率大大提高，大致从80%提高到90%。高效的好处就是可以降低整体系统成本。在某些情况下，高效率可将总输入功率维持在75W以下，从而无需使用额外的PFC/MHR电路。
该集成电路针对不同的输出功率，备有几种工作模式协助高效运作和节省功率。针对高功率，只在变压器核心退磁后（零电流开关）启动下一个开关周期，此时，漏极电压达到最低值以减少开关损耗（“沟槽开关”）。初级共振电路由初级电感和漏极-源极连接处的整体电容组成，确保以准共振模式运作。该设计可被优化，使得几乎整个通用电网范围内都可实现零电压开关。
为了防止在低负载情况下的极高频率运作，准共振模式在固定频率PWM控制中平缓变化 (借助漏极电压沟槽检测技术)。在极低功率水平下，电压控制振荡器(VCO
运作模式)可将频率降下来，最低降至约6kHz。
实施
该集成电路用一个芯片级高压(650V)启动电路，取代传统的启动降压电路，并实现了低功率备用模式。它使用漏极管脚从高压电源线引出电流，并从集成电路的Vcc管脚输出电流，快速为集成电路的电源电容器充电。一旦充电完毕，电容器电源就被变压器的附加线圈所替代。
该集成电路以电流模式控制运作，以获得较好的线路调节 (线路波动抑制)。
图4 是次级感应脱机逆向变换器的应用图。利用光耦合器从电网隔离的输出端反馈信息。该信息通过控制管脚传输给集成电路。
软启动特性
GreenChipTMII 也具有“软启动”特性，可在系统启动期间及突发/安全再启动周期减少元件的负荷。它减少了启动期间变压器核心磁致伸缩(变压器震颤)可能导致的声频噪音。可利用一个外部电容器及电阻调整软启动时间。
该芯片提供完整的保护性能，包括退磁保护、最大准时限制、短线圈保护、精确的过压检测，以及过流、过功率与过温保护。
该集成电路的某些崭新功能将在下面加以详细阐述。
依电压变化运作的电网功能
开关模式电源的最大输出功率几乎总是依赖于电网电源电压。在某一电网电压下，由于电流的限制，无法提供所需的输出功率。GreenChipTMII
通过其内部的逻辑电路控制启动电压，解决了这一难题。它可以在极低的电网电压下工作，但可以防止以过低的电网电压启动。可利用与漏极管脚相连的外部电阻设定来确定运作截止点的电网电压。
过功率保护 (OPP) 功能
准共振运作模式的最大功率不仅由初级电流定义，也由电网输入电压确定，因为工作频率依赖于电网电压。当通用电网设计需要提供某一水平的功率时，该SMPS就被设计为在低电网电压下提供这一最大功率。这意味着，在最高电网电压下，SMPS提供的最大功率比低电网电压下高出两倍多。为了防止变压器线圈及次级二极管等功率元件的尺寸过大，GreenChipTMII还集成了Vmains补偿功能。
在初级周期，整流电网的输入电压可通过感应退磁管脚引出的电流测量(图4)。这一电流信息用来调整感应管脚测量的峰值漏极电流。内部的补偿过程使得最大输出功率几乎不受电网限制。由于通过现有的管脚及现有的廉价外部元件来搜集信息，获得这一优异性能无需额外成本。
安全性
GreenChipTMII内还集成了一整套安全功能，用来监控工作环境并做出响应。
在次级周期，通过流入退磁管脚的电流来感应附加电压以实现过压保护(OVP)功能。该附加线圈电压就是输出电压，可用来检测过压现象。一个内部的过滤器将电压峰值平均化，以补偿附加线圈的漏磁感应减幅振荡。若输出电压超过了OVP
临界值(由退磁电阻设定)，功率MOSFET就被关掉，然后再重新安全启动。只要过压现象存在，这一过程就将持续进行下去。
当结点温度超过热力关闭温度时，过温保护功能发挥作用，并终止集成电路的开关功能。当集成电路停止开关时，就触发了安全再启动模式（类似于过压保护），通常当温度降低了摄氏8度时，该模式就被启动。
当“感应”电压超过设定水平时，短线圈保护及周期性过流保护功能发挥作用，并将GreenChipTMII 转入安全再启动模式。
其它保护功能包括低于设定电压保护及退磁保护。
绿色环保及成本节约特性
GreenChipTMII可大大节约功率。GreenChipTMII集成电路由芯片级启动电流源极、降低开关损耗的沟槽开关、在高功率下的高效准共振运作元件、低功率备用模式下可降低频率以改善系统效率(<3W)的元件
，以及在极低备用水平(<1W)下的突发模式运作元件组成。
突发备用模式
控制管脚与启动电流源极被用来实现突发备用模式功能。该模式由一个微处理器(mP)触发，在次极关闭开关S2和S3 (见图4)，从而将HV输出电压与mP电源电压连接起来。这时，功率只提供给mP电源，因而mP电容的电压上升了。当这一电压超过齐纳二极管电压时，光耦合器被激活，信号被传递到初级，并被集成电路的控制管脚检测到。集成电路由此进入“打嗝”周期，停止开关。因此，集成电路电源电容与mP电源电容的电压都下降了。
一旦集成电路电源电压降至所谓的低压切断值，启动电路被再次激活，随后为集成电路电源电容器充电直至达到启动电压值，此时，集成电路重新开始开关。此时，mP电源电容器则被重新充电直至光耦合器被再次激活。这样，系统就进入开关突发周期，紧跟着一个非开关周期。由于该项操作的频率非常低，从而实现了低功率、高效备用模式。
VCO 运作模式
在低功率运作模式下，系统频率被降低，以减少缓冲器/共振电容器造成的电容损耗。集成电路通过感应变压器的初级电流及控制电压来检测这一状态。当初级电流与负载周期较低时，集成电路就通过VCO逐步降低频率。图4中的外部元件S2、S3、D1及Vz可略去，从而降低了成本。
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