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高性能谐振模式控制器MC33066

作者: 时间:2012-03-15 来源:网络 收藏
 注意,外接电阻RDT是可选的。如果不接该电阻,即RDT等于0,则电容COSC由3.6V充至5.1V的时间将低于50ns。由于转换速率过快,加之比较器的传输延迟时间影响,不利于实现对振荡器峰值电压的控制。为此,在晶体管Q1基极上增加了晶体管Q2,Q1通过Q2与5.1V的基准电压相连。这样,振荡器的峰值电压波形就被精确限制在了5.1V。
  对振荡器振荡频率的控制是通过改变流过电阻RVFO上的控制电流IOSC实现的。控制电流IOSC流入振荡器最高频率限制端(引脚3)。在该控制电流的作用下,单位增益电流镜像向电容COSC汲取同样大小的电流。随着IOSC的上升,COSC的放电进程也随之加快。这样,振荡周期就相应的下降,振荡频率随之提高。当误差放大器的输出电压达到箝位电压上限时,即高出引脚3上的电压2.5V左右时,振荡频率达到最大值。此时,电容COSC的最小放电时间如公式(1)所示。

  当误差放大器的输出电压低于电流镜像的偏置电压时,控制电流IOSC降至零时,振荡频率达到最小值。此时,电容COSC将通过外接电阻ROSC和RVFO进行放电。电容COSC的最大放电时间如公式(2)所示。

  在任何时候,只要晶体管Q1对电容COSC进行充电,控制器MC33066的输出端都将处于关断状态。输出驱动脉冲之间死区时间的大小,可以通过控制电容COSC充电时间来调节。加入电阻RDT可以减小电容COSC的充电电流,这样电容COSC的充电时间延长,增大了输出驱动脉冲之间的死区时间。如果RDT的阻值在0Ω~1000Ω之间变化,当电容COSC的大小为300pF时,死区时间的范围将在80ns~680ns之间。此时,振荡器充电时间如公式(3)所示。

  电阻ROSC和RVFO的取值是否恰当,对振荡器最低和最高频率的编程控制影响很大。在根据死区时间的大小确定电阻RDT后,振荡器的最低工作频率由电阻ROSC决定,如下式所示:

  同样,振荡器的最高工作频率由电阻RVFO决定,如下式所示:

  电阻RDT的取值将对振荡器的峰值电压产生影响。当电阻RDT由零逐渐增大时,电容充电COSC所需的时间将会逐渐延长。因此,上限阈值的过冲将被缓解,同时振荡器的峰值电压也将由5.1V降至4.9V。当然,在电阻RDT为零时,振荡频率的精度最佳。

4.3 单发脉冲定时器

  在Q1对振荡器外接电容COSC进行充电的同时,单发脉冲定时器的外接电容CT也将进行充电,参见图3。当Q1被振荡器比较器关断时,单发脉冲周期开始,电容CT将通过电阻RT放电。当CT上的电压降至单发脉冲比较器的阈值电压时,单发脉冲周期结束。电容CT上的电压由5.1V的初始值放电至3.6V,单发脉冲周期tOS如下式所示:

  影响单发脉冲周期的因素主要有阈值电压误差以及传输延迟时间。振荡器比较器和单发脉冲比较器的输出信号经过“或非门”后生成脉冲信号tON,该脉冲信号驱动T触发器和驱动电路。当振荡器的放电时间超过单发脉冲的周期时,tON的长度等于单发脉冲周期tOS的长度。如果振荡器放电时间小于单发脉冲周期时,振荡器比较器将中断脉冲信号tON,同时重新触发单发脉冲定时器。相关时序波形参见图4。图中左侧的时序波形显示的是导通时间固定,截止时间变化时的情况,而右侧的时序波形显示的则是单发脉冲定时器被重新触发后,截止时间固定,导通时间变化时的情况。


图4 相关时序波形图


4.4 误差放大器

  MC33066中的误差放大器经过内部补偿,其直流开环增益超过70dB,输入失调电压低于10mV,保证了最小增益带宽积能够达到2.5MHz。误差放大器的共模电压范围扩展为1.5V~5.1V,涵盖了基准电压。如果共模电压低于1.5V,误差放大器的输出信号将被置为低电平,以提供最低的振荡频率。
  误差放大器的输出电压经电阻RVFO向振荡器最高频率限制端(引脚3)提供偏置。为了抑制误差放大器输出电压的波动,在误差放大器的输出端加入了箝位电路,以实现对振荡器最高振荡频率的限制。在箝位电路的作用下,电阻RVFO上的电压被限制在2.5V,这样电流IOSC就被限制在了2.5V/RVFO。误差放大器及箝位电路的原理图参见图5。


4.5 驱动输出电路

  MC33066中的驱动输出电路的原理图如图6所示。图中所示的图腾柱式驱动输出电路可以提供高达1.5A的灌电流或拉电流,能够直接驱动功率MOSFET。当驱动1.0nF的容性负载时,驱动脉冲的上升时间和下降时间的典型值为20ns。




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