STR-F6656集成塊參數(shù)和電路應(yīng)用

概述：STR-F6656是日本三肯公司推出的一種MOSFET和控制器混用的新型開關(guān)電源集成電路，該芯片內(nèi)部包含啟動(dòng)電路、振蕩電路、鎖存器、電壓比較器、驅(qū)動(dòng)電路、MOS開關(guān)管以及過流保護(hù)、過壓保護(hù)、過熱保護(hù)等電路。由該IC組成的電源，具有工作范圍寬、功耗低等特點(diǎn)。同時(shí)該IC外圍元件非常少，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)小型化、標(biāo)準(zhǔn)化。目前廣泛應(yīng)用于海信TB1251、膠片等機(jī)芯。

STR-F6656外觀圖


STR-F6656內(nèi)部方框圖


STR-F6656引腳功能


各個(gè)引腳詳細(xì)功能
（1）腳：反饋控制、過流檢測(cè)腳。當(dāng)（1）腳電壓上升到門限電壓0．73V時(shí)，集成電路內(nèi)部電壓比較器1翻轉(zhuǎn)，控制振蕩器輸出反相的低電平，并通過驅(qū)動(dòng)電路迫使MOSFET截止。（1）腳電壓上升速度決定了MOSFET的導(dǎo)通時(shí)間。過流保護(hù)：STR-F6656的過流保護(hù)是通過檢測(cè)每個(gè)振蕩周期的開關(guān)管漏極電流峰值來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)漏極電流過流時(shí)，IC（2）腳外接電阻R522//R523上的電壓會(huì)迅速上升，使（1）腳電壓迅速超過門限電壓0.73V，從而迫使振蕩器輸出反相，使MOSFET截止，導(dǎo)通時(shí)間（ton）變小，達(dá)到限制漏極電流輸出的目的，實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)的作用。

（2）腳：源極輸出。

（3）腳：IC內(nèi)部MOSFET的漏極。300V直流電壓經(jīng)T501后加在該腳。

（4）腳：（4）腳為IC共電輸入腳。在開機(jī)瞬間（4）腳的電壓近似線性的上升，輸入電流約為100uA，當(dāng)電壓上升至16V時(shí)，IC內(nèi)部的振蕩電路開始。當(dāng)IC內(nèi)部振蕩電路輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)后（4）腳的電流會(huì)突然變?yōu)?0mA，開機(jī)后，開關(guān)變壓器T501（1）～（2）繞組產(chǎn)生的電壓給（4）腳提供穩(wěn)定的電壓保證電路啟動(dòng)成功。當(dāng)（4）腳電壓在開機(jī)時(shí)大于20.5V時(shí)，IC內(nèi)部的過壓保護(hù)電路動(dòng)作，引起電路保護(hù)。（4）腳電壓也不能低于10V時(shí)，否則IC內(nèi)部的欠壓保護(hù)電路動(dòng)作。正常情況下，（4）腳的電壓應(yīng)在18V左右。（4）腳外圍電阻、電容的參數(shù)大小直接影響電源啟動(dòng)過程。參數(shù)過大會(huì)使IC的啟動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)，過小會(huì)在反饋繞組的電壓沒有到來之前不能使IC維持工作狀態(tài)，使電源不能順利啟動(dòng)。對(duì)寬電源（90V---270V）外圍電容在47-100uF左右，電阻在在47K---68K左右。圖3說明了電源啟動(dòng)時(shí)，（4）腳電壓的變化情況。

（5）腳：接地。

STR-F6656芯片典型應(yīng)用電路（海信TF2902H彩電電路為案例）
1. 電源進(jìn)線濾波及整流濾波電路
220V交流電從電源開關(guān)S501進(jìn)入機(jī)內(nèi)，首先經(jīng)過4A 保險(xiǎn)管防止可能的意外的過流保護(hù)電路。C501、L502、C502組成防輻射電路，用于濾除從電源來各種雜波和干擾脈沖，同時(shí)避免開關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)的二次污染。L502是一個(gè)磁芯線圈，在它的兩個(gè)繞組上總是流動(dòng)著大小相等，方向相反的電流，相互抑制著電流的變化，當(dāng)突然產(chǎn)生的干擾脈沖流過L502時(shí)，L502每個(gè)繞組都會(huì)在磁芯中產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)，而且互相加強(qiáng)，阻礙電流的變化，得到雜波干擾比較少的交流電。濾除雜波和干擾后的交流電經(jīng)VD503-VD504組成的全橋整流電路整流后變成半波直流電，二極管上并接高壓電容C503-C506的作用是濾除高頻干擾，保護(hù)二極管不受高頻干擾的危害。整流后的半波直流電再通過一個(gè)防輻射線圈L503后，經(jīng)過C507濾波得到比較平滑的300V直流電。
請(qǐng)見下圖

2.電路啟動(dòng)過程
　IC供電利用了整流橋的一個(gè)二極管實(shí)現(xiàn)半波整流過程。電流流向見圖5。220V交流電經(jīng)R511對(duì)C517充電，當(dāng)C517的電壓上升至16V時(shí)，IC內(nèi)部振蕩電路開始工作并輸出一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)MOSFET工作。MOSFET工作后，開關(guān)變壓器T501（1）～（2）繞組產(chǎn)生感應(yīng)電壓經(jīng)R516限流、VD512整流后，繼續(xù)為C517充電，保證C517上的電壓超過11V，從而保證電路啟動(dòng)成功。MOSFET在工作的瞬間會(huì)突然使C517上的電壓下降。如果開關(guān)變壓器T501（1）～（2）繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓不能使C517上的電壓超過11V，電路將停止工作。參見下圖。


3．IC內(nèi)部振蕩器的工作：
　IC內(nèi)部振蕩器是通過對(duì)C的沖放電形成振蕩脈沖的。在PRC工作狀態(tài)下，穩(wěn)壓過程是由固定的截止時(shí)間（Toff），通過改變導(dǎo)通時(shí)間（Ton）來實(shí)現(xiàn)的。圖6表明了沒有穩(wěn)壓控制控制信號(hào)輸入時(shí)，內(nèi)部振蕩器的工作波形。當(dāng)MOSFET導(dǎo)通時(shí)，電容C被充電到6.5V，同時(shí)漏極電流Id流過電阻R522、R523，在R522//R523上產(chǎn)生鋸齒波電壓Vd，Vd經(jīng)R521反饋至IC（1）腳OCP/FB端口。當(dāng)（1）腳電壓上升到門限電壓0．73V時(shí)，集成電路內(nèi)部電壓比較器1翻轉(zhuǎn)，控制振蕩器輸出反相的低電平，并通過驅(qū)動(dòng)電路迫使MOSFET截止。MOSFET截止后，電容C通過內(nèi)部電阻R放電， 電容C兩端電壓按恒定的放電時(shí)間常數(shù)C*R線性下降。當(dāng)C兩端電壓下降到3．7V時(shí)，振蕩器輸出再次反相，為高電平，使MOSFET再次導(dǎo)通，C兩端的電壓再次跳升到6．5V，振蕩器開始下一周期工作。放電時(shí)間常數(shù)C*R決定（約為50us）決定了MOSFET的截止時(shí)間，而（1）腳電壓上升的快慢決定了MOSFET的導(dǎo)通時(shí)間。


4．穩(wěn)壓控制
穩(wěn)壓控制原理是以固定開關(guān)管的截止時(shí)間(約50us)調(diào)節(jié)其導(dǎo)通時(shí)間的方式進(jìn)行的，即上面講的PRC工作方式。由圖7可知，當(dāng)變壓器T501次級(jí)輸出電壓(+B)變化時(shí)，經(jīng)過取樣、比較后，流過光耦VD515（1）（2）腳的電流增大，光電耦合器中光敏三極管的內(nèi)阻減小，輸出電流增大。

反映+B電壓變化情況的誤差電流經(jīng)光電耦合器耦合變壓器的初級(jí)。見圖8。光電耦合器輸出的誤差電流流經(jīng)R521后，在R521上形成電壓降Vr，該電壓疊加在Vd上，從而使輸入IC（1）腳的電壓部分受Vr控制，使IC內(nèi)部比較器1提前或延遲反相，從而改變MOSFET的導(dǎo)通時(shí)間（ton）、進(jìn)而改變T501次級(jí)輸出電壓，達(dá)到穩(wěn)壓目的，這種穩(wěn)壓控制方式屬于電流控制方式。在這種控制方式中，輕載時(shí)Vr電壓會(huì)升高，可能在MOSFET導(dǎo)通時(shí)對(duì)比較器1產(chǎn)生誤觸發(fā)，所以在（1）腳外圍增加了一個(gè)有源低通濾波電路，它由電容C516和IC內(nèi)部的恒流源組成，C516還有高頻吸收旁路的作用。


5．準(zhǔn)諧振電路
前面主要分析的是純光耦反饋的PRC工作方式，實(shí)際的反饋電路還包括變壓器（1）～（2）繞組來的反饋信號(hào)（包括VD513、C515、R519、CD517等元器件），由于這個(gè)電路的存在，使輸入到（1）腳電壓在MOSFET截止期間含有與VDS成正比例的電壓成份，這個(gè)電壓成份就是準(zhǔn)諧振信號(hào)，根據(jù)準(zhǔn)諧振信號(hào)電平大小可以決定該電源的工作方式是PRC方式還是準(zhǔn)諧振方式。

在MOSFET截止期間，如果準(zhǔn)諧振信號(hào)處于0.73V---1.45V之間，則比較器1起作用，使電源進(jìn)入PRC工作方式，如果準(zhǔn)諧振信號(hào)超過1.45V（最大值為6.0V），則比較器2起作用，使MOSFET截止時(shí)間（toff）降為1.5us左右。而實(shí)際的截止時(shí)間不取決于這個(gè)要求，比這個(gè)值要大一些，事實(shí)上只要準(zhǔn)諧振信號(hào)保持大于0.73V，則MOSFET仍然維持截止，什么時(shí)間導(dǎo)通，則由準(zhǔn)諧振方式?jīng)Q定。準(zhǔn)諧振方式就是使MOSFET在VDS諧振周期的半周期導(dǎo)通，這樣就可以保證MOSFET的開關(guān)應(yīng)力和開關(guān)損耗比較低。但是為實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)目的需要如下兩個(gè)條件：
（1）在漏極和地之間要有一個(gè)合適的電容C513存在，由他和初級(jí)電感構(gòu)成LC振蕩回路，以便形成漏--源極之間電壓VDS的諧振波形。由此可見這個(gè)C513電容非常關(guān)鍵。
（2）在柵極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)中要有一個(gè)合適的延遲時(shí)間，以保證當(dāng)準(zhǔn)諧振信號(hào)下降到0.73V以下、MOSFET開始導(dǎo)通時(shí)恰好處于VDS波形的最低處。

6．鎖存電路、過壓保過熱保護(hù)電路
熱保護(hù)、鎖存電路
基板溫度超過1400C時(shí)，過熱保護(hù)電路起控，觸發(fā)鎖存器工作，使（4）腳上的電壓在10V---16V之間來回?cái)[動(dòng)，IC間歇性的工作，保護(hù)IC，直到電壓低于6.5V后，電路完全不起振。如果要電源再啟動(dòng)，需要關(guān)機(jī)后重新開機(jī)

過壓保護(hù)
當(dāng)電源的穩(wěn)壓控制電路出現(xiàn)開路等異?，F(xiàn)象時(shí)，輸出電壓會(huì)大幅上升，開關(guān)變壓器（1）-（2）繞組電壓也會(huì)上升。當(dāng)（4）腳電壓超過22．5V時(shí)，過壓保護(hù)電路起控，鎖存器工作，使（4）腳上的電壓在10V---16V之間來回?cái)[動(dòng)，IC間歇性的工作，保護(hù)IC，直到電壓低于6.5V后，電路完全不起振。如果要電源再啟動(dòng)，需要關(guān)機(jī)后重新開機(jī)。

7．過流保護(hù)
STR-F6656的過流保護(hù)是通過檢測(cè)每個(gè)振蕩周期的開關(guān)管漏極電流Id峰值來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)Id過流時(shí)，IC（2）腳外接電阻R522/R523上的電壓會(huì)迅速上升，使（1）腳電壓迅速超過門限電壓0.73V，從而迫使振蕩器輸出反相，使MOSFET截止，導(dǎo)通時(shí)間（ton）變小，達(dá)到限制漏極電流輸出的目的，實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)的作用。

8．待機(jī)控制
本電源待機(jī)控制電路分為兩路：一路由V709控制12V電壓和穩(wěn)壓反饋電路；一路由V584控制26V電路。具體控制過程如下：微處理器（7）腳輸?shù)碗娖剑↙）待機(jī)指令，V709集電極為高電平（H），使V555集電極為低電平（L），導(dǎo)致V554截止，關(guān)斷12V輸出。V709同時(shí)控制V582，使V582導(dǎo)通，穩(wěn)壓管VD581導(dǎo)通，最后導(dǎo)致V553集電極電壓鉗位在9.1V左右，導(dǎo)致反饋電路的電流加大，引起流過光耦的電流增大，從而實(shí)現(xiàn)待機(jī)控制。（7）腳發(fā)出的低電平指令還控制V584，使V584截止，導(dǎo)致V551基極電位上升，V551截止，使26V電壓無輸出。

9．電源輸出電路（見下圖）
B1輸出電路：通過VD551整流、C561、L506、R551濾波輸出130V的主電壓。
B2輸出電路：通過VD555整流、C555濾波輸出22V電壓提供給伴音功放電路。
B4輸出電路：通過VD553整流、C563濾波得到26V電壓，經(jīng)過V551控制后提供給場(chǎng)掃描電路和行激勵(lì)電路。
B5、B6輸出電路：通過VD554整流、C564濾波得到一路電壓經(jīng)過V554控制后得到12V電壓，又經(jīng)N205穩(wěn)壓后得到9V電壓。
微處理器供電電路：通過VD532整流、C554濾波、N705穩(wěn)壓后得到5V電壓給微處理器供電。