(1)
、集成輔助偏置電源，為LM5036及初級側和次級側元器件供電，無需外部輔助電源，減少電路板尺寸和成本，有助於實現高功率密度和良好的熱可靠性。

 

(2)
、增強的預偏置啟動性能可實現負載帶壓啟動時
，輸出電壓的單調遞增並避免倒灌電流。

 

(3)

、通過脈衝匹配改善了逐周期電流限製

，從而在輸入電壓範圍內產生均勻的輸出電流限製水平，並且還可以防止變壓器飽和。

 

電流保護篇

 

脈衝匹配的電流限製保護機製：

 

恒流限製問題和解決方案：

 

在逐周期運行期間，當電流感測信號ISENSE達到正閾值IPOS_LIM時，激活CBC電流限製操作。控製器基本上表現為峰值電流模式控製
，在CBC操作期間電壓回路打開。峰值電流模式控製的一個常見問題是當半橋拓撲的占空比大於0.25（降壓轉換器為0.5）時出現的次諧波振蕩。

 

經jing驗yan法fa則ze是shi增zeng加jia補bu償chang斜xie坡po，其qi斜xie率lv必bi須xu設she置zhi為wei通tong過guo電dian流liu檢jian測ce電dian阻zu器qi轉zhuan換huan到dao初chu級ji側ce的de輸shu出chu電dian感gan器qi電dian流liu的de下xia坡po的de至zhi少shao一yi半ban。如ru果guo希xi望wang在zai一yi個ge開kai關guan周zhou期qi後hou消xiao除chu次ci諧xie波bo振zhen蕩dang，則ze必bi須xu將jiang斜xie率lv補bu償chang設she置zhi為wei輸shu出chu電dian感gan電dian流liu下xia行xing斜xie率lv的de一yi倍bei。這zhe被bei稱cheng為wei無wu差cha拍pai控kong製zhi。

 

但(dan)是(shi)，在(zai)添(tian)加(jia)斜(xie)率(lv)補(bu)償(chang)後(hou)會(hui)出(chu)現(xian)另(ling)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)。電(dian)流(liu)限(xian)製(zhi)電(dian)平(ping)隨(sui)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)而(er)變(bian)化(hua)，如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)。由(you)於(yu)不(bu)同(tong)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)下(xia)的(de)斜(xie)率(lv)補(bu)償(chang)幅(fu)度(du)不(bu)同(tong)，實(shi)際(ji)電(dian)流(liu)限(xian)製(zhi)電(dian)平(ping)隨(sui)給(gei)定(ding)內(nei)部(bu)電(dian)流(liu)限(xian)製(zhi)閾(yu)值(zhi)的(de)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)而(er)變(bian)化(hua)。這(zhe)樣(yang)的(de)機(ji)製(zhi)使(shi)得(de)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)限(xian)製(zhi)容(rong)差(cha)較(jiao)差(cha)。需(xu)要(yao)更(geng)多(duo)的(de)設(she)計(ji)餘(yu)量(liang)，導(dao)致(zhi)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)較(jiao)差(cha)。

 

非恒定電流限製

 

LM5036通過匹配初級MOSFET的ton次數來確保穩定的CBC操作。通過VIN調節峰值電流限製閾值，以確保減小輸出電流限製隨輸入電壓的變化。所有這些功能都由三個CS引腳和相關的外部電阻設置。使用LM5036設計計算表格可以計算這些電阻的值。正電流和負電流（導致輸出電壓下降甚至損壞）都將被感測和限製。

 

 

LM5036器件開發了一種新技術-輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)補(bu)償(chang)。通(tong)過(guo)在(zai)電(dian)流(liu)感(gan)測(ce)信(xin)號(hao)和(he)斜(xie)率(lv)補(bu)償(chang)信(xin)號(hao)之(zhi)上(shang)添(tian)加(jia)作(zuo)為(wei)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)的(de)函(han)數(shu)的(de)額(e)外(wai)信(xin)號(hao)，可(ke)以(yi)在(zai)整(zheng)個(ge)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)內(nei)最(zui)小(xiao)化(hua)電(dian)流(liu)限(xian)製(zhi)值(zhi)的(de)變(bian)化(hua)，從(cong)而(er)可(ke)以(yi)得(de)到(dao)更(geng)加(jia)精(jing)準(zhun)的(de)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)限(xian)製(zhi)，最(zui)大(da)化(hua)地(di)避(bi)免(mian)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)的(de)閾(yu)值(zhi)隨(sui)著(zhe)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)的(de)變(bian)化(hua)而(er)變(bian)化(hua)。在(zai)LM5036器件中，斜率補償信號是鋸齒電流信號ISLOPE，在振蕩器頻率（開關頻率的兩倍）上從0增加到50μA（典型值）。

 

補償後的電流檢測信號現在可以推導為：

 

 

下圖左為LM5036逐周期電流限製的外接電路

、LM5036內部實現示意電路。

 

 

右圖為電流感測信號的組成說明。可見LM5036在電流檢測上不僅檢測正向電流
，還通過外接RLIM電阻及內部電流源VLIM提升電流感測的電流值，從而留出測量空間以便感測反向電流和設置反向電流閾值。同時由於引入輸入電壓VIN信號到電流感測上
，使得感測電流包含輸入電壓信息。從而實現在整個電壓輸入範圍內，電流閾值保持在一個很小的範圍內。

 

與此同時，LM5036擁有脈衝匹配機製，在Cycle-By-Cycle運行期間保持主變壓器的磁通平衡。上下兩個主MOSFET的占空比始終保持匹配狀態
，以確保變壓器伏秒積平衡，有效防止變壓器飽和。

 

脈衝匹配方式如下圖所示。當在第1階段達到電流限製時
，LM5036內部的FLAG信號由低變高。RAMP信號在FLAG信號的上升沿被采樣
，然後在高邊MOSFET相位的下一半開關周期內將保持原本采樣值並正常運行。當高側相位RAMP信號上升到采樣值以上時
，高側PWM脈衝關閉
，這樣最終會使得兩個相位的占空比匹配。

 

脈衝匹配機製

 

在過流保護中LM5036和傳統DC/DC控kong製zhi相xiang同tong都dou是shi處chu於yu脫tuo離li電dian壓ya控kong製zhi而er進jin入ru電dian流liu控kong製zhi模mo式shi。但dan是shi電dian流liu模mo式shi中zhong由you於yu加jia入ru斜xie波bo補bu償chang，從cong而er引yin入ru了le輸shu入ru電dian壓ya。此ci時shi傳chuan統tong的de控kong製zhi的de電dian流liu上shang限xian會hui隨sui輸shu入ru電dian壓ya的de變bian化hua而er不bu同tong。但dan在zaiLM5036中(zhong)，由(you)於(yu)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)也(ye)檢(jian)測(ce)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)值(zhi)
，通(tong)過(guo)內(nei)部(bu)控(kong)製(zhi)，可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)消(xiao)除(chu)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)變(bian)換(huan)帶(dai)來(lai)的(de)影(ying)響(xiang)。同(tong)時(shi)
，在(zai)過(guo)流(liu)保(bao)護(hu)中(zhong)
，如(ru)果(guo)檢(jian)測(ce)電(dian)流(liu)達(da)到(dao)了(le)閾(yu)值(zhi)，LM5036通過脈衝匹配可以保證上下管的開通時間的一致性，從而避免變壓器飽和的風險。

 

LM5306在過流保護時可以進入打嗝模式。其周期可由RES引腳上的外接電容進行配置。除了傳統的過流打嗝模式，LM5036還支持倒灌電流打嗝模式保護。當倒灌電流反複出現時
，LM5036也可進入打嗝模式。打嗝重啟電容器處設置15μA電流源。

 

預偏置啟動篇

 

預偏置啟動:

 

在沒有完全可控的預偏置啟動情況下，次級側的SRkenengguozaodibihedaotongyicongyuchongdiandeshuchudianrongqixishoudianliu，chuandidaoshuruduan，zheyangdaozhidianrongdianyachuxianxiajiangdeqingkuang。ruguociguochengdaozhidedianyajiangdiguoda
，kenenghuidaozhizhongxinqidongfuzaishenzhisunhuaidianyuanzhuanhuanqigonglvjibufen。congxiatuzhongjiukeyikanchu，zaimeiyouyupianzhitiaojiedeqidongguochengzhongshuchudianyachuxiandianyadieluoyijiguochongdeqingkuang。

 

沒有完全調節的預偏置啟動

 

而LM5036采用全新的完全穩壓預偏置啟動方案
，以確保輸出電壓的單調上升及避免反向電流。這裏的預偏置啟動過程主要包括初級側MOSFET和次級側SR軟啟動。

 

初級側FET的預偏置軟啟動(如下圖中的係統上電順序圖所示)：

 

1
、輸入電壓VIN會伴隨外部所加載電壓的上升而上升
，一旦VIN>15V且VCC/REF高於其UV閾值，Fly-buck產生的次級側輔助電源VAUX2就會啟動。這裏VAUX2除了提供次級側的元器件供電以外，同時作為一個使能信號參與到預偏置啟動過程中。

 

2
、當UVLO超過1.25V且VCC/REF高於其UV閾值時，SS引腳上連接的軟啟動電容開始充電。當SS <2V時
，VAUX2保持在“關閉狀態”。即VAUX2>閾值電壓TH（根據設計設置），此時會激活使輸出電壓參考VREF放電的複位電路

，從而鉗製VREF值到地。這就確保了光耦合器產生0％占空比命令。當UVLO超過1.25V且VCC和REF高於相應的UV閾值時，軟啟動電容開始充電，SS引腳電壓開始上升。

 

3


、當SS>=2V時，VAUX2電壓值進入“開通狀態”（VAUX2<TH，VAUX2的“關閉狀態”和“開通狀態”的電壓比例關係為1.4：1），輔助電源將產生導通電壓。

 

4、當VAUX2<TH時

，VREF從被鉗製到地到被釋放，輸出電壓開始進行軟啟動過程。占空比由反饋環路控製，而不受SS電容器電壓影響（因為Vcomp<Vss）。

 

5、當VREF>Vo（預偏置電壓）時
，Vcomp開始上升。

 

6、當Vcomp>1V（對應0％占空比）時，初級FET的占空比開始增加（Vo上升）。與此同時，同步整流SR軟啟動引腳SSSR電容開始充電。

 

 

次級側SR的軟啟動過程:

 

1、在SSSR>=1V之前，LM5036工作在SR SYNC模式
，如下圖標號3的位置，此時SR與主FET保持完全同步
，這樣主要作用是：1）有助於降低SR的傳導損耗


；2）避免出現反向電流的風險。

 

2、隨著初級FET和SR脈衝寬度逐漸增加，此時Vo逐漸上升，這種逐步增加脈寬的方式有效防止由於體二極管和SR Rdson之間的電壓降的差異引起的輸出電壓幹擾。

 

3
、隨著SSSR電壓的上升，當SSSR>1V時，LM5036開始SR續流周期的軟啟動。

 

4、SR1和SR2在續流期間同時接通。

 

5
、在SR續流周期結束時，在主時鍾的上升沿
，SR與下一個功率傳輸周期主FET狀態相關。同相繼續保持開通，異相關斷。（如下圖所示
，SR1與HSG屬於同相開通，在5號主clk上升沿處SR1保持開通狀態，SR2由於是異相因此保持關斷狀態

，後半周期正好相反。）

 

6、在功率傳輸周期結束時
，主FET和同相SR同時關閉。在軟啟動結束後
，SR脈衝將與相應的主FET互補。

 

 

由於有次級側預偏置軟啟動的過程
，可以有效控製次級側參考電壓斜坡上升
，僅在參考電平VREF高於輸出電壓時激活SR。這樣就保證了在整個啟動過程不會出現SR吸(xi)收(shou)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)能(neng)量(liang)的(de)現(xian)象(xiang)，自(zi)然(ran)也(ye)不(bu)會(hui)出(chu)現(xian)電(dian)容(rong)電(dian)壓(ya)跌(die)落(luo)的(de)情(qing)況(kuang)。如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)，在(zai)整(zheng)個(ge)軟(ruan)啟(qi)過(guo)程(cheng)中(zhong)，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)保(bao)持(chi)單(dan)調(tiao)平(ping)穩(wen)上(shang)升(sheng)

，可(ke)有(you)效(xiao)確(que)保(bao)係(xi)統(tong)內(nei)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)以(yi)正(zheng)確(que)的(de)順(shun)序(xu)開(kai)始(shi)工(gong)作(zuo)。

 

 

基於LM5036的設計

 

請注意，在設計帶LM5036的DC/DC轉換器時，用戶無需考慮這種預偏置啟動過程

，因為這是LM5036本身完全控製的功能。

 

輔助電源篇

 

集成輔助源： 

 

對於半橋驅動器而言在沒有外接輔助電源時

，係統需要一個單獨的偏置電源和更多組件。 不能輕易調節次級側偏置電壓來控製係統軟啟動過程。因此這裏就需要單獨的外接電源以及更多的組件，最終就會大大占用板級麵積。

 

 

而LM5036自身集成了具有恒定導通時間控製模式(COT)控製模式的Fly-buck控製器，可以用來給LM5036及初級側和次級側器件供電。而且這裏的COT控製模式中的ON time的時間長度是可以通過Pin-6的Ron來進行設置的。隻需要外接RFB1 和 RFB2就可以設置VAUX1 ，VAUX2的電壓值。隻需要外接一個小小的輔助源變壓器

，就可以實現LM5036初級側VCC供電，次級側隔離驅動供電，隔離光耦運放等的供電（如上圖所示各部分的供電電源）。VAUX2tongshicanyuleyupianzhiqidongguocheng
，zuoweiyigegoutongchujicehecijicedeshinengxinhao
，tongguohefangdianfuweidianludepeiheshixianyupianzhiqidongdeshixukongzhi。keyikandaoVAUX2在這裏完成了初級側和次級側的通信
，而避免使用額外的隔離信號電路。間接減少BOMshuliangcongerzengjiagonglvmidu。ciwai，duiyufuzhubianyaqidesheji，wanquankeyitongguoyigejiandandegongjushejijisuanbiaogequshixianbianyaqijixiangguanqijiandesheji。yingyongjiandan，dadajieshengbanjimianjiyijizonghechengben。ruxiatusuoshi，zhixuyaowaijiayigexiaoxiaodefuzhubianyaqi（黃色部分）就可以輕鬆實現這些功能
，大大提高係統功率密度。

 

 

如上圖所示
，SW_AUX為Fly-buck的輸出端
，L3為buck電路的輸出側電感，C36為輸出側電容，R22與R23為反饋分壓電阻，R24,C34與C35構成Type-3的(de)紋(wen)波(bo)注(zhu)入(ru)電(dian)路(lu)。在(zai)使(shi)用(yong)計(ji)算(suan)工(gong)具(ju)時(shi)，首(shou)先(xian)輸(shu)入(ru)一(yi)些(xie)輔(fu)助(zhu)電(dian)源(yuan)的(de)基(ji)本(ben)信(xin)息(xi)
，頻(pin)率(lv)，負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)值(zhi)
，電(dian)感(gan)取(qu)值(zhi)。即(ji)可(ke)計(ji)算(suan)出(chu)相(xiang)應(ying)的(de)電(dian)容(rong)選(xuan)型(xing)。

對於FB電阻，可以根據Flybuck的前級及後級的電壓來計算出相應的FB電阻，如Auxiliary Feedback Circuit表格所示。

 

 

至於RCC紋波注入電路的參數選擇，計算表格中有三種不同的電路選擇，選擇TYPE-3之後，可以輸入目標的紋波電壓值以及紋波電流值，即可計算出相應的RCC阻容值。這裏一般固定Cac與Rr的值，至於Cr可以根據計算值進行相應的選型。

 

 

上圖所示是基於LM5036的參考評估板的布局規則，上半部分是輸入濾波電路，半橋電路

，輸出側同步整流以及輸出濾波電路。下半部分為LM5036周邊關鍵器件
，輔助電源電路以及反饋回路調節電路，輔助電源利用極小的占板麵積卻達到一舉多得的作用。業界中常見的200W磚塊電源通常使用1/8磚的版圖。由於LM5036的高集成度
，200W功率電源現在已經可以在1/16磚模塊上即可實現，同樣的功率可以做到更小的版圖麵積上。

 

 

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