反激变换器副边同步整流控制器STSR3应用电路详解

1 概述

本文给出ST公司2003年新推出的开关电源IC产品STSR3应用电路分析。它是反激变换器副边同步整流控制器，具有数字控制的智能IC驱动器。采用STSR3作同步整流控制芯片的反激变换器基本电路简化结构见图1。STSR3的内部功能方框见图2，其引脚排列见图3。

STSR3智能驱动器IC可提供大电流输出，以正常地驱动副边的功率MOSFET，使之作为大电流输出的高效率反激变换器中的同步整流器。根据取自隔离变压器副边的一个同步时钟输入，IC产生一个驱动信号，它具有与原边PWM信号相关的死区时间设置。

在原边开关导通时，IC的工作可防止副边发生错误状态，它提供预期的输出截止状态。这个智能的功能实现了快速的逐周逻辑控制机制，它是建立在高频振荡器由时钟脉冲信号来同步。该项预置可由IC外部元件来调节。

经传感检测同步整流器的源极—漏极电压脉冲。这个特殊的禁止功能可以关闭驱动输出，因此当有必要时即刻关掉它。该特性使电源能工作在非连续导通模式下，及避免与变换器并联工作的同步整流器反向导通。

STSR3允许开关电源工作在非连续模式PWM，连续模式PWM，以及在准谐振状态的反激变换器，均能实现同步整流任务。

脚1N/C，它并不接内电路；

脚2VCC，供电输入4～5.5V；

脚3SETANT，设置预期的关断输出；

脚4CK，为IC工作的同步信号；

脚5INHIBT，接非连续模式检测器；

脚6SGLGND，所有控制逻辑信号的基准地线；

脚7OUTGATE，输出去MOSFET栅极驱动；

脚8PWRGND，功率信号的基准地电平。

图4

2 STSR3的应用电路分析

STSR3同步整流器控制器具体应用于一种90W笔记本电脑稳压电源的实际电路见图4，其直流输出为＋19V，4.74A。开关电源是反激式变换器，原边主芯片采用复合PFC/PWM新品CM6805。图4中给出了详细的阻容数值。下面分别介绍STSR3在电路设计上的一些特点。

2.1 IC供电Vcc和欠压闭锁输出

STSR3的Vcc供电范围是4～5.5V，其内部有一个齐纳二极管限制最大的供电电压为58V。需要外接一只100nF瓷介电容器连在脚2（Vcc）与脚6（SGLGND）之间，以确保稳定供电。该高频电容器应尽量紧靠芯片。而用另一只100nF瓷介电容器接在脚2（Vcc）与脚8（PWMGND）之间。欠压闭锁输出特性保证了正常的起动，避免了万一在Vcc过低时不希望的驱动工作状态。Vcc电压也供给输出端驱动器，因此最大的驱动电压设在55V，所以推荐用逻辑栅极门限电平的MOSFET。


2.2 同步工作状态

STSR3具有一种革新的特性，即内在设计使STSR3能工作在副边没有任何来自原边的同步信号条件下。STSR3的同步是直接从副边获得的，它利用同步开关管MOSFET两端上施加的电压脉冲，作为开关转换的传递信息。图2中同步信号从脚4（CK）输入，芯片内部的门限电平设置在26V。在CK的输入端接一个峰值检波器，该单元电路能够辨别原边MOSFET开关转换感应信号以及之后出现的正弦波形。它由非连续模式工作或者谐振复位形态引起，如图5之中的死区时间内波形所示。