具有异相同步功能的电源控制器

   摘要：新一代直流模块电源需要功率密度高、性能全、价格低等特性。SC4808是一款专为推挽、半桥、全桥式直流变换器用的控制芯片。独特的异相同步功能使二组电源模块工作在交错并联状态。这个特性减小了输入/输出的纹波，并且减少了输入/输出滤波元件的数量。

    关键词：DC/DC变换器；交错并联；SC4808控制器

引言

SC4808A/B是一个双端高频高集成度的PWM控制器，它能容易地配置成电流或电压工作方式，并且还包括了用于隔离应用的所有控制电路。SC4808虽然简单，却有完整的特性并且只需要很少的外部元器件。它的特性包括：可调置频率高达1MHz；内部斜率补偿；逐脉冲电流限制；输入欠压保护。用唯一个振荡器能够使两个SC4808一起同步和异相工作。输出驱动被配置成推挽式，两个输出之间死区时间的设置取决于定时元件的大小。SC4808的开启阈值为12V(SC4808A)和4.4V(SC4808B)。SC4808B可以应用在5V输入的电源上。两种器件都采用MSOP－10封装。

图1

1 SC4808典型应用电路

图1是SC4808在12V输入、24V输出电源中的应用。

SC4808可以作为峰值电流模式控制器，也可以作为电压模式控制器，这取决于斜率补偿的总量，只需一个电阻即可设置。SC4808的双输出驱动级是成推挽式。两个输出频率是振荡器频率的一半，每个输出级的占空比<50％。SC4808提供脉冲式和打嗝式过流保护。SC4808用脚CS检测电流信息（VCS）与525mV内置限流点进行比较。如果525mV的限流点被超过，则OUTA和OUTB占空比一直减小；而当脚CS电压达到第二个阈值950mV时，OUTA和OUTB被关断。在延迟140μs之后，SC4808开始进入内部软启动。软启动之后，除非过流情况仍然存在，否则器件重新达到正常工作状态。

图2

2 交错并联

在对噪声敏感的应用中，需要振荡器频率和系统参考频率同步。脚SYNC是一个阈值电压为1.6V(SC4808A)和1.0V(SC4808B)的正边缘触发输入，能接收外部时钟。通过连接一个外部控制信号到脚SYNC，SC4808内部振荡器频率将会与外部控制信号的正边缘同步。单独一个控制器工作时，脚SYNC应该接地或接一个频率在SYNC频率范围内的外部同步时钟。在两相工作模式下，其中一个振荡器用来使两个SC4808一起同步和异相工作。这个特性只需要将一个SC4808的脚SYNC输入连接到另一个SC4808的脚RC就能实现。两个SC4808中较快的振荡器自动成为主控部分，强迫两个PWM异相工作。这个特性使电源的输入和输出纹波达到最小并且减少了输入和输出电容的数量。图2是由两个SC4808构成的异相同步电路。

图3

    从图2可以看出，由单个SC4808可产生两个180°相位差的输出信号。由两个SC4808组成的异相同步电路会产生4个90°相位差的输出信号。交错并联两组电源可以达到下列特性：

——电源的输入和输出电流纹波互相抵销；

——较小的输入和输出电容；

——较小的输入和输出电感；

图4

    ——较小的功率损耗；

——较小的功率变压器；

——较低的功率器件温升；

——更快的负载瞬态响应。

图5

    如图3所示，利用SC4808PSPICE模型可以清楚地看到，交错并联二组电源的输出电流纹波比单组电源减小很多。如图4所示，单组电源产生5A电流纹波（满载电流为20A），交错并联两组电源的输出电流纹波不到1A（满载电流同样为20A），这样便大大减小了所需的输出电容ESR值。由于交错并联两组电源输出开关频率是单组电源输出开关频率的2倍，而交错并联两组电源输出等效电感是单组电源输出电感的1/2，交错并联两组电源负载动态响应比单组电源负载动态响应更快。图5显示在负载电流从15A到20A转换过程中，交错并联两组电源输出电压过冲（Overshoot）和恢复时间（SettlingTime）比单组电源减小了。

利用两个电源交错并联为一个负载提供电流，需要设计负载均流电路，以保证负载电流在两组电源中均匀分配。而电流型反馈的两组电源会自动互相均流。如图6所示，两组输出电感电流的电压取样（VCS1，VCS2）都会被同一个反馈电压（VFB）所控制。一旦VCS1和VCS2的峰值被控制，VCS1和VCS2的平均值会一样，从而达到流过二组电源的输出电流均流。SC4808内部不设误差放大器，只要将一个外部反馈电压接到二组SC4808的反馈端（FB）就可以了。

图6

3 结语

SC4808能达到新一代直流模块电源的要求。它独特的异相同步功能尤其适用在两组大输出电流开关电源。利用SC4808电流型反馈可以很容易达到两组输出电流均流。