DC/DC变换器DPA425的介绍和应用

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DPA425是美国POWER Integrations公司生产的脉宽调制器，采用P、G、R三种不同的封装形式，各引脚功能如下：C脚为误差放大器和反馈电流的输入端，外部通过光电耦合器的下拉电流来调节占空比；L脚为电压检测端，为用户提供过压OV、过压UV、同步控制，在该脚引入同步脉冲，电路工作在外同步模式，但同步信号要高于振荡器频率；X脚为极限电流设置端，在该脚与源极之间接入不同参数的电阻，可设置DPA425的限流点；S脚为源极端，初级控制电路的公共点和参考点，内部连接功率。MOSFET的源极；D脚为漏极端。输入电压范围1～75VDC，在启动时可通过内部高压电流源为控制电路提供偏置电流。　　DPA425的主要特征有：集220V高压MOSFET与脉宽调制器于一体；支持正激/反激工作模式；内置自动再启动电路，用于输出过载和开路保护；通过一个引脚可设定300kHz或400kHz开关频率；输入低电压关断保护；通过监控MOSFET导通电阻Ros两端的压降，可实现过流保护功能，省去外置电流检测电路；输出采用同步整流电路，电源变换效率大于90％；内部设有开机软启动功能。　　由DPA425组成的以太网直流变换器电路如图，采用了单端反激式拓朴结构，输入电压范围36～75V，输出电压稳定在5V，最大输出功率达70W（R型封装），满载时电源效率可达80％，同时芯片DPA425的工作频率为300kHz。　　36～75V直流电压经C1、L1、C2、C3组成的π型滤波器滤去纹波电压后，一路经开关变压器T1的初级绕组接DPA425内部功率MOSFET的漏极，另一路经启动电阻R1降压后送至DPA425的L脚，为DPA425提供启动电压。启动电路通过C脚对电容C5充电，当充电达到一定的阈值电压时，内部控制电路被激活，输出PWM信号推动内部功率MOSFET工作。　　在启动瞬间，开关电源各部分都处于低电压、小电流的工作状态，这可防止内部功率MOSFET被浪涌电流和开关变压器的高压感应电动势损坏。当功率MOSFET截止时，开关变压器T1的次级感应电压经VD2半波整流后及C7、L2、C8滤波输出5V直流电压。C4、VDI为钳位保护器件，它能将开关变压器T1初级绕组上产生的反峰电压抑制在安全范围内，防止内部功率MOSFET损坏。　　开关变压器⑤、⑥脚电压（辅助绕组电压）经过二极管VD3整流、电容C6滤波后，产生反馈电压，通过光电耦合器IC2给DPA425的控制端（C脚）提供偏置电压。当输出电压Varr升高或降低时，通过TIA31内部2.5V基准电压与取样电压比较，决定光电耦合器IC2工作电流的大小，使DPA425输出占空比发生相应的变化，维持输出电压Vour不变。R.5、C9为频率补偿网络，防止TL431产生自激振荡，C10为隔离电容。　　当输出端出现短路故障时，流过DPA425内部功率MOSEFT的电流增大，过流限制电路立即发出关机信号，迫使振荡器停振，封锁驱动脉冲。防止电流过大损坏器件。当检测到短路故障消失时，内部振荡器自动复位，开关电源重新启动。