CR5211支持BJT的高精度、恒流/恒压、原边模式脉宽调制控制器
特征
l 低启动电流
l 恒压精度可达±5%、恒流精度可达±4%
l 原边检测拓扑结构,无需TL431和光耦
l 全电压范围内高精度恒压和恒流输出
l 可编程CC/CV模式控制
l 内置输出线电压补偿功能
l 内置初级电感量偏差补偿功能
l 内置前沿消隐电路 (LEB)
l 内置高低压过功率补偿
l 内置次级电压采样控制器
l VDD端过压保护
l 内置FB开路保护功能
l 内置CS开路保护功能
l 内置输出短路保护功能
l 欠压锁定保护功能
l 逐周期电流限制
l 过载保护
l 过温保护
l SOT23-6L封装
应用
l 手机/数码摄像机充电器
l 小功率电源适配器
l 电脑和电视机的辅助电源
l 替代线性调节器或RCC
产品概述
CR5211 是一款应用于小功率 AC/DC 充电器和电源适配器的高性能离线式脉宽调制控 制器。该芯片采用原边检测和调整的拓扑结构,因此在应用时无需 TL431 和光耦。 芯片内 置恒流/恒压两种控制方式,其典型的控制曲线如图所示。
在恒流控制时,最大输出电流和输出功率可以通过 CS 引脚的限流电阻 RS 设定。在恒压控制时,内置恒压 采样电路以及高精度的误差比较器基准电压保证了芯 片的高性能和高精度。此外,内置线损补偿电路保证了
从空载到满载条件下输出电压精度。芯片还具有极低的 静态工作电流(典型值为 650μA),在空载状态下,
CR5211 工作在 PFM 模式,最小工作频率可以达到 200Hz,所以芯片的待机功耗很低(可以 满足待机功耗低于 100mW)。
CR5211 针对各种故障设计了一系列完善的保护措施,包括逐周期电流限制、峰值电流 限制、过压保护、FB 开路保护、CS 开路保护、输出短路保护、LEB、OTP、电源箝位和欠 压锁定功能。
参 数 |
值 |
VDD 电压 |
-0.3 to 30V |
BD 电压 |
-0.3 to 7V |
CS 输入电压 |
-0.3 to 7V |
FB 输入电压 |
-0.3 to 7V |
最小/最大工作结温 |
-40 ℃ to 150 ℃ |
最小/最大存储温度 |
-55 ℃ to 150 ℃ |
引脚温度(焊接时间 10 秒) |
260℃ |
电气特性
(Ta=25°C 除非特殊说明, VDD=20V)
参数 |
描述 |
测试条件 |
最
小 |
典
型 |
最
大 |
单位 |
供电电源部分 |
IST |
启动电流 |
VDD=17V |
|
1 |
10 |
μA |
IOP |
工作电流 |
VDD=20V |
|
0.8 |
1.5 |
mA |
UVLO_ON |
UVLO 导通阈值电压 |
|
6.0 |
6.6 |
7.2 |
V |
UVLO_OFF |
UVLO 关断阈值电压 |
|
17.2 |
18.4 |
19.6 |
V |
VDD_OVP |
VDD OVP 触发电压 |
VDD 上升直至输出
关断 |
25 |
27 |
29 |
V |
VDD_CLAMP |
VDD OVP 钳位电压 |
IVDD=10 mA |
26.5 |
28.5 |
30.5 |
V |
电流检测输入部分 |
TLEB |
LEB 时间 |
|
|
500 |
|
ns |
VTH_OC_MAX |
最大 OCP 过功率阈值
电压 |
|
490 |
500 |
510 |
mV |
TD_OC |
过流检测控制延时 |
|
|
100 |
|
ns |
误差放大器部分 |
VFB_REF |
误差放大器的输入基
准电压 |
|
1.98 |
2 |
2.02 |
V |
TON_MAX |
最大导通时间 |
|
|
20 |
|
μs |
TPAUSE_MIN |
最小关断时间 |
|
|
2 |
|
μs |
TPAUSE_MAX |
最大关断时间 |
|
|
5 |
|
ms |
VFB_SHORT |
输出短路阈值电压 |
|
|
0.6 |
|
V |
TFB_SHORT |
输出短路延时 |
|
|
13 |
|
ms |
ICOMP_MAX |
最大线补电流 |
|
|
55 |
|
μA |
基极驱动部分 |
IBASE_MAX |
最大基极驱动电流 |
|
25 |
30 |
37 |
mA |
IBASE_RPE_OFF |
关断前基极驱动电流 |
|
0.5 |
1 |
1.5 |
mA |
RDS_ON |
|
|
|
1 |
|
ohm |
过温保护 |
OTP_TH |
过温保护 |
|
|
155 |
|
℃ |
工作原理
CR5211 是一款低成本、高性价比的脉宽调制控制器,适用于离线式小功率 AC/DC 电 池充电器和电源适配器。它采用原边控制方式,因此不需要 TL431 和光耦。内置采样电路 能够提供高精度恒流/恒压控制,能够较好地满足大多数充电器的要求。
启动
CR5211 通过启动电阻提供从整流滤波高压端到 VDD 旁路电容的直流通路,为芯片提 供启动电流。CR5211 的启动电流非常低(典型值为 1μA),因此可以采用较大的启动电阻从 而减小待机功耗,同时保证 VDD 能够很快被充到 UVLO_OFF 以上,从而使芯片快速启动。
恒流/恒压工作
CR5211 作为充电器应用时,芯片首先工作在 CC 模式,并以恒定的输出电流对电池充 电,当电池电压达到满电压时迅速切换到 CV 工作模式,输出电压通过变压器绕组反馈到 FB 端,采样电路采样到的 FB 端电压与误差放大器基准电压比较放大以后再经过芯片内部 环路调节控制输出电压恒定。
工作原理
为了确保 CR5211 在 CC/CV 模式下正常工作,设计必须保证芯片工作在 DCM 模式。 在开关管导通期间,变压器初级电感电流以固定的斜率上升,在开关管关断时刻达到最
大值 ,同时初级绕组上的电流按照一定的匝比关系转移到次级绕组上,所以次级绕组上的 峰值电流为:
FB 端通过辅组绕组和 GND 之间的分压电阻进行采样。内置采样电路在退磁时间内设 置的时刻开始采样并保持到下一次采样,再将采样电压与误差放大器基准电压比较放大,根 据负载状态调整开关管关断时间来调整输出电压。
CC 工作点和输出功率可调
CR5211 的 CC 工作点和输出功率可调通过调节 CS 端的外接电阻 RS,在 RS 比较大的情 况下,CC 工作点和输出功率都比较小,如图 2 所示。
CR5211 采用芯片内部设置 LP FSW 为常数的方法克服了 CC 模式下最大输出电流随着初 级电感量的变化而改变的缺陷。
线损补偿
为了达到良好的负载调整率,CR5211 内部集成了线损补偿功能。FB 端的采样电压由两 部分组成:1、输出电压通过变压器绕组反馈到 FB 端的电压;2、芯片内部线损补偿电流流 过分压电阻所产生的电压,这个电流与开关管关断时间成正比,与负载电流成反比,所以使
得由于输出负载电流变化而导致的输出电压变化能够得到有效补偿。 最大补偿百分比为:
CS 电流检测和前沿消隐
CR5211 的峰值电流检测通过检测 CS 脚的外接电阻 RS 上的电压,并且内部设计前沿消 隐电路滤除开关三极管在开启瞬间的电流尖峰,所以 CS 输入脚的 RC 滤波电路不再需要。
基极驱动电路
芯片驱动采用推拉式设计,提供外部三极管的基极驱动电流,这个电流被限制在最大
30mA。
保护电路
CR5211 为了确保系统的正常工作内置了多重保护措施。这些保护措施包括逐周期电流 限制、峰值电流限制、过压保护、FB 开路保护、CS 开路保护、输出短路保护、LEB、电源 箝位和欠压锁定等功能。芯片的供电电源 VDD 由辅助绕组提供。当 VDD 低于进入欠压锁 定的阈值电压时,开关将会被关断,随后系统自动进入重启状态。
特性曲线及波形
(VDD=20V, TA=25℃ 除了另作说明)。
封装信息
SOT23-6L
符号 |
毫米 |
英寸 |
|
最小 |
最大 |
最小 |
最大 |
A |
0.700 |
1.150 |
0.028 |
0.045 |
A1 |
0.000 |
0.100 |
0.000 |
0.004 |
B |
1.397 |
1.803 |
0.055 |
0.071 |
b |
0.300 |
0.559 |
0.012 |
0.022 |
C |
2.591 |
3.000 |
0.102 |
0.118 |
D |
2.692 |
3.099 |
0.106 |
0.122 |
e |
0.838 |
1.041 |
0.033 |
0.041 |
H |
0.080 |
0.254 |
0.003 |
0.010 |
L |
0.300 |
0.610 |
0.012 |
0.024 |
产品型号 |
封装类型 |
包装材质 |
一盘 |
一盒 |
一箱 |
CR5211 |
SOT23-6L |
编带 |
3000 |
30000 |
120000 |
产品最小订购量为 30000 片,即一盒的芯片数量。