LM5020 100V电流模式PWM控制器

一般说明

LM5020高压脉冲宽度调制（PWM）实现控制器所需的所有功能单端一次电源转换器拓扑。输出电压调节基于电流模式控制简化了环路补偿的设计，同时提供了在线前馈。LM5020包括一个高电压启动调节器，在宽输入下工作范围高达100V。PWM控制器设计用于高电压速度能力，包括振荡器频率范围1MHz，总传播延迟小于100ns。附加功能包括误差放大器、精密基准，线路欠压闭锁，逐周期电流限制，斜率补偿、软启动、振荡器同步功能以及热关机。控制器在这两种情况下都可用MSOP-10和LLP-10软件包。

特征

内部启动偏压调节器

误差放大器

精密基准电压

可编程软启动

1a峰值门驱动器

最大占空比限制（LM5020-1或LM5020-2为50%）

可编程线路欠压锁定（UVLO），带可调磁滞

逐周期过流保护

斜率补偿（LM5020-1）

可编程振荡器频率

同步能力

电流感应前沿消隐

热关机保护

包装

MSOP-10型

LLP-10（4毫米x 4毫米）

绝对最大额定值（注1）

车辆识别号至接地-0.3伏至100伏

VCC接地-0.3V至16V

RT接地-0.3V至5.5V

所有其他引脚接地-0.3V至7V

内部功耗有限

ESD等级（注2）

人体模型2kV

储存温度-55°C至+150°C

结温150˚C

运行额定值

VIN电压13V至90V

施加在VCC上的外部电压为8V至15V

工作结温-40˚C至+125˚C

电气特性

标准型面规范适用于TJ=+25˚C，黑体字规范适用于整个工作结温范围。除非另有规定：VIN=48V，VCC=10V，RT=31.6KΩ

电气特性（续）

标准型面规范适用于TJ=+25˚C，黑体字规范适用于整个工作结温范围。除非另有规定：VIN=48V，VCC=10V，RT=31.6KΩ

注1：绝对最大额定值是指超过该限值，设备可能会损坏。操作额定值是指设备运行的条件旨在发挥作用。有关保证的规格和测试条件，请参阅电气特性。

注2：人体模型是通过1.5kΩ电阻器放电的100 pF电容器。

注3：限值是在25°C下进行的100%生产测试。通过使用统计质量控制的相关性，可以保证工作温度范围内的限值（SQC）方法。这些限值用于计算全国平均出厂质量水平（AOQL）。

注4：设备热限制可能会限制可用范围。

注5：规范适用于振荡器频率。LM5020-2设备的工作频率除以2。

典型性能特性，除非另有规定：TJ=25˚C。

详细操作说明

LM5020高压PWM控制器包含所有实现单端主电源所需的功能转换器拓扑。LM5020包括一个高压在宽输入范围内工作的启动调节器100V。PWM控制器专为高速能力而设计，包括1MHz的振荡器频率范围和总传播延迟小于100ns。附加功能包括误差放大器、精密基准、线路欠压锁定、循环电流限制、斜坡补偿、软启动、振荡器同步能力和热关机。显示了LM5020的功能框图在图1中。LM5020是为电流模式控制功率转换器设计的，它需要一个单一的驱动输出，例如反激拓扑和前向拓扑。LM5020提供了电流模式控制的所有优点，包括线路前馈，逐周期限流和简化的回路补偿。

高压启动调节器

LM5020包含一个内部高压启动调节器，允许直接连接输入引脚（Vin）对线电压高达100V。调节器输出为内部电流限制为15mA。当通电时，调节器启动，并将电流输入外部电容器连接到VCC引脚。Vcc调节器的建议电容范围为0.1μF至100μF。当VCC引脚上的电压达到规定值时7.7V电平，控制器输出启用。控制器将保持启用状态，直到VCC降至6V以下。在典型应用中，变压器辅助绕组是通过二极管连接到VCC引脚。这个绕组应将VCC电压提高到8V以上，以关闭内部启动调节器。从辅助绕组为VCC供电在降低功率的同时提高转换效率在控制器中消散。外部VCC电容器必须在选择电容器时，电容器保持Vcc电压大于Vcc UVLO下降阈值（6V）初始启动。在故障情况下，当变频器辅助绕组不活动时，外部电流消耗应限制VCC线路，使功率消散在启动时调节器不超过最大值控制器的功耗能力。可使用外部启动或其他偏压轨道代替通过连接VCC和Vin引脚连接在一起并提供外部偏置电压（8-15V）连接到两个引脚。

线路欠压检测仪

LM5020包含线路欠压锁定（UVLO）电路。从Vin到GND的外部设定点分压器设置转换器的工作范围。电阻器分压器的设计必须确保UVLO处的电压当车辆识别号（Vin）处于所需工作状态时，针脚大于1.25V范围。如果未达到欠电压阈值，则所有功能控制器的被禁用，并且控制器保持在低功耗待机状态。UVLO磁滞通过内部20μA实现接通或断开阻抗的电流源设定值分隔器。当超过UVLO阈值时，电流源被激活以立即提高UVLO引脚处的电压。当UVLO引脚电压下降时低于1.25V阈值电流源关闭，导致UVLO引脚的电压下降。UVLO引脚也可用于实现远程启用/禁用功能。如果外部晶体管将UVLO引脚拉低1.25V阈值时，转换器将被禁用。

误差放大器

内部提供了一个内部高增益误差放大器LM5020。放大器的非反相输入是内部设置的至1.25V的固定参考电压。逆变输入为连接到FB引脚。在非隔离应用程序中功率转换器输出通过电压缩放电阻器连接到FB引脚。回路补偿元件是连接在COMP和FB引脚之间。对于大多数相关应用，误差放大器功能是实现的变频器的二次侧和内部误差放大器未使用。内部误差放大器配置为开路漏极输出，可通过将FB引脚连接到地上来禁用。内部5K上拉电阻器在5V参考电压和补偿之间可用作隔离应用中的光耦上拉。

电流限制/电流感应

LM5020提供循环过电流保护功能。电流限制由内部电流感应比较器。如果电流感应电压比较器输入超过0.5V，输出将立即终止。建议在控制器附近安装一个小型RC滤波器，以过滤来自电流感应的噪声信号。CS输入有一个内部MOSFET，它在每次结束时对CS引脚电容进行放电循环。放电装置再保持50ns新周期开始后，以减弱领先优势电流感应信号的边缘尖峰。LM5020电流检测和PWM比较器非常速度快，可对短时间的噪声脉冲作出响应。布局注意事项对于当前的检测过滤器和感应电阻器。与CS滤波器相关的电容器必须位于离设备非常近的位置并连接直接连接到控制器的引脚（CS和GND）。如果二次电流互感器均采用互感器二次感测当前的检测过滤器网络。感应电阻器位于初级功率MOSFET的源可用于电流感应，但需要一个低电感电阻。当设计一个电流感应电阻时，所有的噪音灵敏的低功率接地连接应与控制器本地连接在一起，并应单独连接到大电流电源接地（感应电阻接地点）。

振荡器和同步功能

连接在RT和GND引脚设置LM5020振荡器频率。内部到内部LM5020–2设备（50%占空比限制选项）是一个振荡器除以两个电路。这个除以2的回路创建一个精确的50%占空比脉冲，该脉冲用于创建精确的50%占空比限制功能。因此，内部振荡器实际上工作两次输出（输出）的频率。对于LM5020–1设备振荡器频率和工作输出频率都是一样的。设置所需的输出工作频率（F） ，RT电阻可根据以下公式计算：

LM5020还可以与外部时钟同步。外部时钟的频率必须高于由RT电阻设置的自由运行振荡器频率。这个时钟信号应电容性耦合到RT引脚中带100pF电容器。峰值电压水平大于3.7检测同步脉冲需要RT引脚上的电压。同步脉冲宽度应设置在15到150ns之间外部组件。始终需要RT电阻器，振荡器是自由运行还是外部同步。RT引脚处的电压被内部调节为2伏特。RT电阻器应位于非常靠近设备并直接连接到控制器的引脚（RT和GND）。

PWM比较器/斜率

补偿

PWM比较器比较电流斜坡信号环路误差电压来自误差放大器输出。补偿引脚处的误差放大器输出电压为偏移1.4V，然后通过3:1电阻进一步衰减分隔线。PWM比较器极性为0伏补偿引脚将导致控制器的占空比为零输出。占空比大于50%时，电流模式控制电路易受次谐波振荡的影响。通过增加一个附加的固定斜坡电压斜坡信号（斜率补偿）对于电流感应信号，可以避免这种振荡。LM5020-1整合了这个斜坡通过将带有电流感应信号的振荡器。附加坡度可通过增加电流检测信号的源阻抗来增加补偿。因为LM5020-2是不能占空比大于50%，没有此设备中的坡度补偿功能。

软启动

软启动功能允许功率转换器逐渐达到初始稳态工作点，从而减少启动应力和电流浪涌。开机后VCC和线路欠压锁定阈值为满足要求时，内部10μA电流源对连接到SS引脚的外部电容器充电。电容器电压将缓慢上升并限制压缩机引脚电压和输出脉冲的占空比。门驱动器和最大负载循环极限LM5020提供了一个内部门驱动器（输出），它可以源和汇1安培的峰值电流。LM5020是提供两种工作循环限制选项。LM5020-1选件的最大输出占空比通常为80%精确等于LM5020-2选项的50%。完成了LM5020-2的最大工作循环功能内置拨动触发器，确保占空比限制。的内部振荡器频率因此，LM5020-2是PWM控制器（输出引脚）。LM5020-1的80%最大占空比限制为由内部振荡器决定，变化超过LM5020-2的50%限制。对于LM5020-1，内部振荡器频率和PWM控制器相等。

热防护

内部热关机电路用于保护超过最高结温时的集成电路。此功能可防止灾难性的意外设备过热导致的故障。激活时，通常在165摄氏度时，控制器被迫进入低功耗待机状态，禁用输出驱动器和偏压调节器。温度降低后（典型滞后=25˚C）VCC调节器将启用，并且启动软启动程序。

典型应用电路：36V-75 VIN和3.3V，4.5A输出