FSCQ系列， FSCQ0565RT/FSCQ0765RT/FSCQ0965RT/FSCQ1265RT FSCQ1465RT/FSCQ1565RT/FSCQ1565RP； 绿色模式飞兆半导体电源

特征

为准谐振变换器（QRC）优化

1W以下的高级突发模式操作

待机功耗

脉冲电流限制

过载保护（OLP）-自动重启

过压保护（OVP）-自动重启

异常过电流保护（AOCP）-闭锁

内部热关机（TSD）-闩锁

带滞后的欠压锁定（UVLO）

启动电流低（典型值：25微安）

内部高压传感器

内置软启动（20毫秒）

扩展准谐振开关

应用

CTV公司

音频放大器

相关申请说明

AN4146：准共振设计指南FSCQ系列Fairchild功率变换器切换。AN4140：变压器设计考虑使用Fairchild电源的离线反激变换器切换。

说明

准谐振变换器（QRC）通常显示与传统硬开关变换器相比，具有更低的电磁干扰和更高的功率转换效率固定开关频率。因此，QRC是很好的适用于噪声敏感应用，如彩色电视还有音频。FSCQ系列中的每个产品都包含集成脉冲宽度调制（PWM）控制器和一种传感器，专门为准谐振离线开关电源（SMPS）设计使用最少的外部组件。PWM控制器包括集成固定频率振荡器、欠压锁定、前缘消隐（LEB）、优化栅极驱动器，内部软启动，温度补偿精确电流源，用于回路补偿，以及保护电路。与分立MOSFET相比和PWM控制器解决方案，FSCQ系列can降低总成本、部件数量、尺寸和重量，同时同时提高效率、生产率和系统可靠性。这些设备提供了一个基本的平台非常适合于具有成本效益的准谐振设计切换反激变换器。

表1.最大输出功率

笔记：

1.在50°C环境下的开放式框架设计中的最大实用连续功率。

2.230伏交流电或100/115伏交流电，带倍频器。

3.结温可以限制最大输出功率。

绝对最大额定值（续）（TA=25°C，除非另有规定）

笔记：

4.重复额定值：最大结温限制的脉冲宽度。

5.L=15mH，开始Tj=25°C，这些参数虽然在设计时有保证，但在批量生产中没有进行测试

功能描述

1.启动：图显示了典型的启动电路和FSCQ系列变压器辅助绕组。在FSCQ系列开始切换之前，它会消耗仅启动电流（通常为25微安）。交流线路提供的电流给外部电容器充电（Ca1）连接到Vcc引脚的。当Vcc达到15V的启动电压（V启动），FSCQ系列开始切换，其电流消耗增加到眼压。然后，FSCQ系列继续其正常开关操作和所需功率FSCQ系列是由变压器辅助绕组提供的，除非VCC低于停止电压。9V（垂直停止）。以保证控制IC，VCC具有欠压锁定（UVLO）功能6V滞后。图显示了FSCQ系列和电源电压（VCC）。

电源供应电流的最小平均值AC由

其中Vacmin是最小输入电压，Vstart是FSCQ系列启动电压（15V），Rstr为启动电阻器。启动电阻器的选择应确保Isup公司AVG大于最大启动电流（50微安）。一旦确定电阻值，最大损耗在启动电阻器中，得到：

其中VACMAX是最大输入电压。创业电阻器应具有适当的额定耗散功率。

2.同步：FSCQ系列采用了一种准共振切换技术来最小化切换噪音和损耗。在这种技术中，电容器（Cr）是添加在MOSFET漏极和源极之间如图所示。准谐振变换器的基本波形如图7所示。外部电容器将漏极电压的上升斜率降低到降低MOSFET关断时产生的EMI。到最小化MOSFET的开关损耗，MOSFET当漏极电压达到最小值如图所示。

通过监测Vcc绕组电压间接检测最小漏极电压，如图和8个。选择电压分配器RSY1和RSY2，以便同步信号（Vsypk）的峰值电压低于避免在正常情况下触发OVP的OVP电压（12V）操作。通常将Vsypk设置为低于OVP电压为3–4V。检测最佳开启时间MOSFET，同步电容（CSY）的确定应使TR与TQ相同，如图所示。TR和TQ分别表示为：式中，Lm是变压器的一次侧电感，Ns和Na是输出绕组和VCC绕组，分别为VFo和VFa是输出的二极管正向电压降分别是绕组和Vcc绕组，Ceo是MOSFET的输出电容和外部电容器，Cr。

一般来说，QRC在较宽的负载范围内有一个限制应用，因为开关频率随着输出负载降低，导致在轻载条件下严重的开关损耗。为了克服这一限制，FSCQ级数采用了一种扩展的准谐振开关操作。图显示了模式正常与扩展准谐振的变化操作。在正常的准共振操作中FSCQ系列进入扩展准谐振开关频率超过90kHz时的操作随着负荷的减少。为了降低开关频率，当漏极电压达到第二个最低水平，如图所示10个。一旦FSCQ系列进入准谐振工作时，忽略第一个同步信号。应用第一个同步信号后，同步阈值电平从4.6V和2.6V变为3V和1.8V，分别将MOSFET的导通时间与第二同步信号同步。FSCQ系列当负载时开关频率达到45kHz增加。

3.反馈控制：FSCQ系列采用电流模式控制，如图11所示。光耦（如Fairchild的H11A817A）和分流调节器（如Fairchild的KA431）通常用于实现反馈网络。比较反馈通过Rsense电阻器的电压偏置电压使控制开关占空比成为可能。当KA431超过2.5V的内部参考电压，H11A817A LED电流增加，拉低反馈电压和降低占空比。本次活动通常在输入电压增加或输出负载降低。

3.1逐脉冲电流限制：因为电流采用模式控制，通过SenseFET受PWM的反向输入限制比较器（Vfb*）如图11所示。反馈电流（IFB）和内部电阻的设计应确保二极管D2的最大阴极电压约为2.8V，当所有IFB都通过内部电阻器。因为当反馈电压（VFB）超过2.8V，阴极的最大电压在这个电压下，D2的电压被钳制，从而钳制Vfb*。因此，通过SenseFET是有限的。

3.2前缘冲裁（LEB）：在内部感应FET开启，通常通过传感场效应管的电流尖峰，由通过MOSFET和二次侧整流器反向恢复。在电流模式的PWM控制中，Rsense电阻器上的电压过高会导致不正确的反馈操作。到与此相反，FSCQ系列采用了领先的边缘消隐（LEB）电路。此电路抑制脉冲宽度调制传感场效应管后短时间比较器已打开。

4.保护电路：FSCQ系列有几个过载保护等自保护功能（OLP）、异常过流保护（AOCP）、过流电压保护（OVP）和热关机（TSD）。OLP和OVP是自动重启模式保护，而TSD和AOCP是锁存模式保护。因为这些保护电路完全集成在集成电路中如果没有外部组件，可靠性可以是在不增加成本的情况下改进。–自动重启模式保护：一旦检测到故障情况，开关终止，并且SenseFET保持关闭状态。这会导致VCC下降。什么时候？Vcc降到9V的欠压锁定（UVLO）停止电压，保护复位，FSCQ系列仅消耗启动电流（25微安）。然后，Vcc电容器充电，因为电流供应通过启动电阻大于电流FPS消耗的。当VCC启动时电压15V，FSCQ系列恢复正常操作。如果故障状况没有消除，则SenseFET保持关闭，VCC下降至停止电压再一次。这样，自动重启可以交替地启用和禁用电源切换传感器设置，直到故障排除（参见图）。

锁存模式保护：一旦触发该保护，开关终止，感应场效应管在交流电源线拔下之前保持关闭状态。那么，VCC在9V之间继续充放电和15V。只有当VCC通过拔下交流电源线放电到6V时，锁闩才会复位。

4.1过载保护（OLP）：定义过载由于意外异常事件。在这种情况下，应触发保护电路来保护开关电源。然而，即使开关电源处于正常工作状态负载期间可以触发负载保护电路过渡。为了避免这次意外的行动负载保护电路被设计成在一个特定的-确定是否为暂时情况的时间或者是超载的情况。因为一个接一个限流能力，最大峰值电流通过SENSEFET是有限的，因此最大输入功率受限于给定的输入电压。如果输出消耗超过这个最大功率，输出电压（Vo）降低到设定电压以下。这减少了通过光耦LED的电流，这也降低了光耦晶体管的电流，从而增加反馈电压（Vfb）。如果Vfb超过2.8V，D1被阻断，5微安电流源开始慢慢地给CB充电，直到VCC。在这种情况下，Vfb继续增加，直到达到7.5V，然后开关操作终止，如图所示。关闭的延迟时间是用5μA将CB从2.8V充电到7.5V。通常，A20~50ms的延迟时间在大多数应用中是典型的。奥尔普在自动重新启动模式下实现。

4.2异常过流保护（AOCP）：当次级整流二极管或变压器引脚短路，具有极高di/dt的陡电流可以在LEB时间内流过传感器。甚至尽管FSCQ系列具有OLP（过载保护），但在这种情况下，仅保护FSCQ系列是不够的异常情况，因为严重的电流应力施加在传感器上直到OLP触发。这个FSCQ系列具有内部AOCP（异常过大电流保护）电路如图所示。什么时候？门开启信号被应用到电源上SenseFET，启用AOCP块并监视通过感测电阻器的电流。通过的电压然后将电阻器与预设的AOCP电平进行比较。如果感测电阻器电压大于AOCP水平，设置信号被应用到锁存器，导致关闭SMPS。此保护在锁存模式。

4.3过电压保护（OVP）：如果侧反馈电路故障或焊料缺陷导致反馈路径中的开路，电流通过光耦晶体管变得几乎为零。然后，Vfb以类似于过载的方式上升情况下，迫使预设的最大电流提供给SMPS直到过载保护触发。因为提供给输出，输出电压可能超过额定电压在过载保护触发之前，导致二次侧设备故障。整齐为了防止这种情况，过电压保护采用（OVP）电路。一般来说同步信号与输出电压成正比，并且FSCQ系列使用同步信号而不是直接监测输出电压。如果同步信号超过12V，触发一个OVP，为了避免在正常运行期间意外触发OVP，同步信号的峰值电压应设计为低于12V。此保护为在自动重启模式下实现。

4.4热关机（TSD）：传感器和控制芯片内置于一个封装中。这使得用于检测感觉网。当温度超过约150°C时，热关断触发。此保护在闩锁模式下实现。

5.软启动：FSCQ系列具有内部软启动增加PWM比较器逆变输入的电路电压和感应电流它启动了。典型的软启动时间是20毫秒。脉冲电源开关装置的宽度是逐渐增加的增加以建立正确的工作条件变压器、电感器和电容器。增加功率开关装置的脉冲宽度也有助于防止变压器饱和，并减少启动期间的次级二极管。为了快速积累输出电压，在软启动中引入一个偏移量参考电流。

6.突发操作：为了最小化待机模式下的功耗，FSCQ系列采用突发操作。一旦FSCQ系列进入突发模式，FSCQ系列允许所有输出电压降低有效开关频率。数字15显示了用于C-TV应用的典型反馈电路。在正常操作中，图像打开信号是应用并且晶体管Q1被打开，这使得R3、Dz和D1与反馈网络分离。因此，只有Vo1由正常运行，由R1和R2确定为：

在待机模式下，picture ON信号被禁用晶体管Q1关断，它耦合R3，Dz，D1到KA431的参考引脚。然后，Vo2由齐纳二极管击穿电压确定。假设D1正向压降0.7V，Vo2备用模式大致由以下给出：

图显示了突发模式操作波形。当picture ON信号被禁用时，Q1被关闭R3和Dz连接到KA431至D1。在Vo2下降到Vo2stby之前，KA431的参考引脚上的电压高于2.5V，增加了通过光电二极管的电流。这个降低FSCQ系列的反馈电压（VFB）并强制FSCQ系列停止切换。如果开关被禁用超过1.4ms，FSCQ系列进入进入突发操作，降低操作电流从IOP到0.25毫安（IOB）。因为没有开关，Vo2减少，直到达到Vo2stby。当Vo2到达Vo2stby时，通过光电二极管的电流减小，允许反馈电压上升。当反馈电压达到0.4V，FSCQ系列继续切换脉冲后0.9A的预定峰值漏电流切换1.4ms，FSCQ系列停止切换检查反馈电压。如果反馈电压为低于0.4V时，FSCQ系列停止开关，直到反馈电压增加到0.4V。如果反馈电压为高于0.4V，FSCQ系列恢复正常运行。可以实现输出电压降电路或者如图所示。在图的电路中，当图像关闭信号应用于Q1。然后，Vo2由齐纳二极管击穿电压确定。假设光电二极管正向电压降为1V在待机模式下的VO2近似值给出：

特征

高效率（90伏交流输入时大于83%）通过扩展的准谐振操作低待机模式功耗（<1W）组件数量少通过各种方式提高系统可靠性保护功能内部软启动（20毫秒）关键设计说明24伏输出设计为下降至8伏左右待机模式