AP384XC系列PWM控制器的设计考虑

摘要 – AP384XC 系列芯片是BCD推出的高性能电流型PWM控制器。和其它竞争对手产品相比，具有低启动电流，低工作电流和内置过温关断保护功能。本文对比和说明了AP384XC与竞争对手产品之间的主要差异及与之相关的关键设计考虑，以消除因对其特性不了解而可能产生的滥用情况。

Ⅰ.  主要特点简介

384X 系列电流型PWM控制器已广泛应用于开关电源设计中。许多半导体厂商都生产此标准电源管理控制芯片。表一列出了BCD和三个主要竞争对手产品的关键参数对比。
　

与竞争对手的产品相比，BCD的 AP384XC 具有如下特点： 

1.        低启动电流

2.        低工作电流

3.        内部过温保护功能

这些特点不仅能够提供更加可靠的过温保护，而且能降低开关电源在空载待机时的功耗。

同时，由于启动电流小，AP384XC的启动电路参数应当和竞争对手产品稍有不同。在某些应用中，一个简单的直接替代可能会产生问题，尤其是在短路工作模式中。

在其它部分的性能参数上，例如内部运放，参考电压，PWM部分，驱动能力，欠压保护以及启动关断时序，AP384XC和竞争对手产品几乎没有任何差异，不会对系统应用产生影响。

Ⅱ. 短路工作情况的分析

对于384X 系列产品，通常有如下几个方法实现短路保护功能：抬高Isense脚的电位和下拉COMP脚，切断振荡器，通过外部信号关断芯片电源Vcc以及通过打嗝工作方式。除最后一种，其它四种方法分别显示在图一中的a，b，c和d。在以上四种短路保护方法的实现上，BCD的AP384XC和竞争对手产品无任何差异。 






    图一 常用短路保护实现方法

打嗝方式是一种性价比很高的过流及短路保护解决方案，被广泛应用于对短路要求不是非常精确和严格的场合。图二给出了此种短路保护方案的典型的实现方法。从图三则可以了解其具体工作模式。 



 图三，打嗝保护工作模式 

在此典型应用中，芯片通过一个大阻值的启动电阻与整流后的高压端相连以获得足够的启动电流。在启动后则由来自主变压器的辅助绕组供电。

当输出端子短接，由于辅助绕组和输出绕组的磁耦合，辅助绕组上的电压也会随之快速下跌。如果忽略漏感的影响，此时AP384XC仅由Vcc电容C1供电且其电压一定会逐渐降低。一旦Vcc降到芯片最小工作电压，芯片将停止工作，无PWM输出。然后，C1将再次通过启动电阻由整流输入电压充电，直到达到芯片开启电压。此两种模式连续交替重复。

在此种输出短路保护模式中，芯片PWM输出工作时的瞬时功率要远大于正常工作时。但系统消耗的平均功率由于打嗝工作模式而得到限制。然而，因为和竞争对手产品比，AP384XC具有低启动电流从而需要比较大的启动电阻值，作简单的完全替换时也许会对系统应用造成不必要的风险。

参考图二和图三，因为无论是在工作模式还是在关断模式，AP384XC比竞争对手消耗更少的电流，很容易可以得到以下结论：直接替换对手产品将会增加Tfall 时间和减少Trise 时间，从而增加平均输入功耗。 

Ⅲ. AP384XC的设计注意事项 

所以在采用打嗝方式实现短路保护的系统应用中，应当对启动电路部分参数作稍许的调整。

对于通用交流宽输入电压情况下，如果图二中的 C1 选取22uF, 启动电阻Rst 建议选用680k 到 1M，则可以获得安全可靠的短路保护功能，且能满足全电压范围对启动时间的需求。而竞争对手的 UC3843在此条件下的Rst典型值为270k。 

图四给出了AP384XC在短路模式下的工作波形。从此图可以看出在可靠打嗝工作模式下，输入平均功率很容易被限制到可以接受的水平。

图四，实测短路模式下的工作波形

如果还需要进一步降低短路模式下的输入功耗，使用辅助绕组上的串联电阻R1可以缩短 Tfall 从而提高短路性能。R1增大有助于限制短路功耗，但也会增加正常工作时的损耗。通常0~100 欧姆是比较合适的。 

对于图二中的D1，反向恢复时间长的二极管会更易于降低短路功耗，因为其慢开关特性更利于消耗掉C1上的能量。也就是说，FR102 比 IN4148在降低短路功耗上要好。

但是，在某些应用中，AP384XC由来自独立电源的绕组供电且没有使用启动电阻。此时短路保护是通过切断AP384XC的Vcc供电来实现，而非打嗝方式。图 五中典型ATX12V台式计算机电源就是采用此种短路保护方式。

在这种应用中，AP384XC的低启动电流对系统的性能无任何影响。即此时简单的替代其他对手产品是完全可行的。


图五，采用辅助电源的开关电源系统

Ⅳ. 结论

从以上分析可以得出，AP384XC是具有高性能的电流型PWM控制器。只要设计得当，它可以满足所有通用开关电源应用需求。