ICE5QR2280BGXUMA1

ICE5QRxx80BG 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 产品亮点 • • • • • • • • • 集成 800 V CoolMOS™，雪崩能力强 创新型准谐振操作，其专有设计可降低 EMI 可选进入和退出待机功率电平的增强型主动突发模式 PG-DSO-12 主动突发模式，最低待机功率可小于 100 mW 借助共源共栅配置实现快速启动 数字降频模式，提高整体系统效率 支持输入过压和欠压保护的可靠线路保护 完善的保护机制 无铅电镀、无卤模塑化合物，符合 RoHS 标准 特性 应用 • 集成 800 V CoolMOS™，雪崩能力强 • 显著缩小高低压线路间的开关频率差，实现高效率和良好 • 适用于家用电器/白色家电、电视、电脑及服务器的辅助电 的 EMI 性能 • • • • • • • • • 源 • 蓝光播放器、机顶盒和 LCD/LED 显示器 可选进入和退出待机功率电平的增强型主动突发模式 主动突发模式，最低待机功率可小于 100 mW 描述 借助共源共栅配置实现快速启动 数字降频技术，过零点可达 10 个 内置数字软启动 逐周期峰值电流限制 最大导通/关断时间限制，以避免在启动和断电时产生噪音 支持输入过压和欠压保护的可靠线路保护 针对 VCC 过压、VCC 欠压、过载/开路、输入/输出过压及过 温状况的自动重启模式保护 • 受限的 VCC 短接至地的充电电流 • 无铅电镀、无卤模塑化合物，符合 RoHS 标准 图1 准谐振 CoolSET™ - (ICE5QRxx80BG) 是第五代准谐振集成电源 IC， 支持共源共栅配置，并针对离线开关模式电源进行了优化。产 品在单一封装中搭载了两个独立芯片，分别为控制器芯片和高 压 MOSFET 芯片。借助经改善的数字降频技术和专有的创新型 准谐振操作，IC 可在实现低 EMI 效果时兼顾更高效率。而增强 型主动突发模式更是为待机功率范围的选择提供了灵活性。此 外， ICE5QRxx80BG 有宽的供电电压工作范围 (10.0～25.5 V)， 功耗较低。其诸多保护功能，如支持输入过压和欠压保护的可 靠线路保护，可在故障情况下为电源系统提供全面防护。凭借 上述特性，CoolSET™ (ICE5QRxx80BG) 系列得以成为市面上用于 准谐振反激式转换器的理想集成功率器件。 典型应用 数据表 www.infineon.com 请阅读本文档末尾的重要声明和警告 1/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 第五代准谐振 CoolSET™ 的输出功率 第五代准谐振 CoolSET™ 的输出功率 表1 第五代准谐振 CoolSET™ 的输出功率 型号 封装 标记 VDS RDSON1 220VAC ±20%2 85-300 VAC2 ICE5QR4780BG PG-DSO-12 5QR4780BG 800 V 4.13 Ω 28 W 15 W ICE5QR2280BG PG-DSO-12 5QR2280BG 800 V 2.13 Ω 42 W 23 W ICE5QR1680BG PG-DSO-12 5QR1680BG 800 V 1.53 Ω 50 W 27 W ICE5QR0680BG PG-DSO-12 5QR0680BG 800 V 0.71 Ω 77 W 42 W 在 TJ = 25°C 时的典型值（包括低边 MOSFET） 在 Ta = 50°C、TJ = 125°C（集成高压 MOSFET）时，以开放框架设计所计算出的最大额定输出功率，该设计所用单面 PCB 的漏极引脚铜散 热区采用了最小面积，铜厚为 2 oz。输出功率数值仅供选型之用。实际功率因具体设计而异。如需了解更多信息，请联系英飞凌技术专家。 数据表 V 2.1 2/39 2020-01-21 1 2 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 目录 目录 产品亮点 ......................................................................................................................................... 1 特性 ............................................................................................................................................. 1 应用 ............................................................................................................................................. 1 描述 ............................................................................................................................................. 1 第五代准谐振 CoolSET™ 的输出功率 .................................................................................................. 2 目录 ............................................................................................................................................. 3 1 引脚配置和功能 ...................................................................................................................... 5 2 示例框图 ................................................................................................................................ 6 3 功能描述 ................................................................................................................................ 7 3.1 启动期间的 VCC 预充电和典型 VCC 电压 ................................................................................................. 7 3.2 软启动...................................................................................................................................................... 7 3.3 正常工作.................................................................................................................................................. 8 3.3.1 数字降频 ................................................................................................................................................. 8 3.3.1.1 最小过零计数确定 ............................................................................................................................... 8 3.3.1.2 加减计数器 ........................................................................................................................................... 8 3.3.1.3 过零（过零计数器） ........................................................................................................................... 9 3.3.2 响铃抑制时间 ....................................................................................................................................... 10 3.3.2.1 接通确定 ............................................................................................................................................. 10 3.3.3 关断确定 ............................................................................................................................................... 10 3.3.4 调制栅极驱动 ....................................................................................................................................... 11 3.4 电流限制................................................................................................................................................ 11 3.5 具备可选功率电平的主动突发模式 .................................................................................................... 12 3.5.1 进入主动突发模式工作 ....................................................................................................................... 13 3.5.2 主动突发模式工作期间 ....................................................................................................................... 13 3.5.3 退出主动突发模式工作 ....................................................................................................................... 13 3.6 保护功能................................................................................................................................................ 14 3.6.1 交流输入过压 ........................................................................................Error! Bookmark not defined. 3.6.2 欠压 ....................................................................................................................................................... 15 3.6.3 VCC 过压或欠压...................................................................................................................................... 15 3.6.4 过载 ....................................................................................................................................................... 15 3.6.5 输出过压 ............................................................................................................................................... 15 3.6.6 过温 ........................................................................................................Error! Bookmark not defined. 4 电气特性 .............................................................................................................................. 18 4.1 绝对最大额定值.................................................................................................................................... 18 4.2 工作范围................................................................................................................................................ 19 4.3 工作条件................................................................................................................................................ 19 4.4 内部基准电压........................................................................................................................................ 20 4.5 PWM 部分............................................................................................................................................... 20 4.6 电流感测................................................................................................................................................ 20 4.7 软启动.................................................................................................................................................... 21 4.8 数字化过零............................................................................................................................................ 21 4.9 主动突发模式........................................................................................................................................ 22 4.10 交流输入过压保护 .................................................................................Error! Bookmark not defined. 4.11 欠压保护................................................................................................................................................ 22 4.12 VCC 过压保护 .......................................................................................................................................... 22 数据表 3/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 目录 4.13 4.14 4.15 4.16 过载保护................................................................................................................................................ 23 输出过压保护........................................................................................................................................ 23 过温保护................................................................................................................................................ 23 CoolMOS™ 部分 ..................................................................................................................................... 24 5 CoolMOS™ 性能特性 .............................................................................................................. 25 6 输出功率曲线 ........................................................................................................................ 32 7 封装尺寸 .............................................................................................................................. 36 8 标记 ..................................................................................................................................... 37 修订记录 ....................................................................................................................................... 38 数据表 4/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 引脚配置和功能 1 引脚配置和功能 引脚配置如图 2 所示，功能见表 2。 图2 引脚配置 表2 引脚定义和功能 引脚 符号 1 FB 2 VIN 3 CS 4 ZCD 5、6、7、8 DRAIN 11 VCC 12 GND 9、10 NC 数据表 功能 反馈和突发的进入/退出控制 FB 引脚可结合反馈控制、可选突发进入/退出控制以及过载/开路保护功 能。 交流输入过压保护和欠压 VIN 引脚通过电阻分压器（见图 1）连接到总线，以便感测线路电压。该引 脚兼顾交流输入过压保护、欠压及用于高低压线路的最小过零计数设置功 能。 电流感测 CS 引脚外接用于感测初级电流的分流电阻器，内接用于确定关断状态（连 同反馈电压）的 PWM 信号发生器模块。 过零检测 ZCD 引脚兼顾启动、过零检测和输出过压保护功能。在启动过程中，该引脚 将向电源开关 CoolMOS™ 的栅极提供电压电平以便为 VCC 电容器充电。 漏极 DRAIN 引脚连接至集成式 CoolMOS™ 的漏极上。 VCC（工作电压正极） VCC 引脚是连接 IC 的工作电压正极，其工作范围在 VVCC_OFF 至 VVCC_OVP 之间。 接地端 GND 引脚是 CoolSET™ 的公共接地端。 空脚。 5/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 示例框图 2 示例框图 图3 示例框图 注意： 系统将感测控制器芯片结温以便实施过热保护。在同一封装中，CoolMOS™ 芯片与控制 器芯片相互独立。请参考设计指南和/或咨询英飞凌技术专家以构建合理的热设计。 数据表 6/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 功能描述 3 3.1 功能描述 启动期间的 VCC 预充电和典型 VCC 电压 如图 1 所示，施加线路输入电压后，电容器 CBUS 两端会出现经整流的电压。上拉电阻 RSTARTUP 向 CoolMOS™ 的 Ciss（输入电容）提供充电电流，并逐渐生成一个特定电压电平。若 Ciss 上的电压足够高，则 CoolMOS™ 接通，随后通过变压器 LP 的初级电感、CoolMOS™ 和具备两级恒流源 IVCC_Charge1 及 IVCC_Charge31 的内部二极管 D3 对 VCC 电容器进行充电。 1 在 VCC 达到 VCC_SCP 之前，极低电流的恒流源 (IVCC_Charge1) 将一直为 VCC 电容器充电，以保护控制器在启动过程 中不受 VCC 引脚短路的影响。在此之后，第二阶段的恒流源 (IVCC_Charge3) 将对 VCC 电容器进一步充电，直至 VCC 电压超过导通阈值 VVCC_ON。如图 4 时段 I 所示，VCC 电压几乎以两阶段的形式呈线性上升。 图4 启动时的 VCC 电压和电流 VCC 预充电所需时间可按以下公式进行近似计算： (1) 当 VCC 电压在时间 t1 处超过 VCC 导通阈值 VVCC_ON 时，IC 通过软启动开始工作。在输出电压较低的情况下，由 于 IC 存在功耗且来自辅助绕组的能量不足以为 VCC 电容器充电，因此 VCC 电压将会下降（时段 II）。一旦输 出电压足够高，VCC 电容器即可从时间 t2 处开始从辅助绕组接收能量，并向 CoolSET™ 输送电流 IVCC_Normal2。 随后，VCC 将会达到一个恒定值，具体数值取决于输出负载。 3.2 软启动 如图 5 所示，自时间 ton 处起，IC 通过软启动开始工作。该软启动设计可显著降低 MOSFET、二极管和变压 器的开关应力。ICE5QRxx80BG 所用软启动是种基于时间的数字功能。系统预设的软启动时间为 tSS (12 ms)， 分四个阶段。如若不受其他功能限制，CS 引脚上的峰值电压将从 0.3 V 逐级递增，直至 1 V。在软启动的前 3 ms 内，振铃抑制时间将设置为 25 µs，以避免因关断振荡噪声而造成非正常开关操作。 1 2 IVCC_Charge1/2/3 是启动过程中从控制器输送至 VCC 电容器的充电电流 IVCC_ Normal 是正常工作时从 VCC 电容器或辅助绕组输送至 CoolSET™ 的供电电流 数据表 7/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 功能描述 图5 软启动期间的最高电流感测电压 3.3 正常工作 在正常工作期间，ICE5QRxx80BG 通过由加减计数器、过零计数器和比较器组成的数字信号处理电路和包 含电流测量单元和比较器的模拟电路执行功能。而接通和关断时间点则分别由数字电路和模拟电路确定。 为确定接通状态，需要过零信号输入信息和加减计数器值，同时反馈信号 VFB 和电流感测信号 VCS 也是确 定关断的必要信息。以下各段将详细介绍 CoolSET™ 在正常工作时的全部操作情况。 3.3.1 数字降频 如上所述，数字信号处理电路由加减计数器、过零计数器和比较器组成。这三个因素是在降载时实现数 字降频的关键因素。此外，电路还采用了响铃抑制时间控制器，以避免在软启动期间或输出短路等低输 出电压情况下因高频振荡而导致误触发。这些部件的功能如以下各段所述。 3.3.1.1 最小过零计数确定 为减小低压线路和高压线路之间的开关频率差，器件实施了最小过零计数确定操作。若 VIN 低于代表低压 线路的 VIN_REF，则最小过零计数设置为 1。对于高压线路，在 VIN 高于 VIN_REF 后，最小过零计数即可设置为 3。 为在低压与高压线路之间选择稳定的交流线路，器件还存在具备一定消隐时间 tVIN_REF 的迟滞 VVIN_REF。 3.3.1.2 加减计数器 加减计数器可存储决定谷底数的过零数量，在变压器退磁后去开通主 MOSFET。此值是反馈电压 VFB 的函 数，内含输出功率的相关信息。在典型峰值电流模式控制这一实际情况下，高输出功率会导致高反馈电 压，而低输出功率则会带来低反馈电压。因此，加减计数器值将随 VFB 而变，进而根据输出功率的不同 改变 MOSFET 关断时间。下文解释了加减计数器的值如何随反馈电压而变化。 数据表 8/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 功能描述 在每个时长为 48 ms 的时钟周期内，计数器会在内部将反馈电压 VFB 与三个阈值 VFB_LHC、VFB_HLC 及 VFB_R 进行 比较。如表 3 所示，计数器会根据比较结果向上计数、保持不变或向下计数。 表3 加减计数器的操作 VFB 加减计数器的动作 始终低于 VFB_LHC 向上计数，直到 n = 8/101 一度高于 VF_LHC，但始终低于 VFB_HLC 停止计数，数值不变 一度高于 VFB_HLC，但始终低于 VFB_R 向下计数，直到 n = 1/32 一度高于 VFB_R 加减计数器设置为 n = 1/32 由于过零数量有限，因此计数器的变化范围是 1 至 8 （针对低压线路）或 3 至 10 （针对高压线路）之间， 任何超出此范围的计数均将忽略不计。为确保系统对负载突增作出快速响应，当 VFB 超过 VFB_R 电压时，加 减计数器将复位至 1（低压线路）和 3（高压线路）。此外，加减计数器值在启动时也会复位为 1（低压线 路）和 3（高压线路），确保高效启动最大负载。图 6 展示了加减计数器是如何根据反馈电压而随时间变 化的一些示例。 为防止反馈电压接近阈值点时出现频率抖动，计数器采用了两个不同阈值（VFB_LHC 和 VFB_HLC）来向上或向 下计数。 图6 加减计数器的操作 3.3.1.3 过零（过零计数器） 在系统中，RC 网络可将辅助绕组电压施加至 ZCD 引脚上，并为其叠加时延。ZCD 引脚则内接负钳位网 络、过零检测器、输出过压检测器和响铃抑制时间控制器。 在电源开关导通期间，由于 RZCD 电阻器的作用，正栅极驱动电压被施加到了 ZCD 引脚上，因此需加装外 部二极管 DZC（见图 1）以阻断来自辅助绕组的负电压。 过零计数器的最小值为 1（针对低压线路）或 3（针对高压线路），最大值为 8（针对低压线路）或 10 （针对高压线路）。在关断内部高压 CoolMOS™ 后，每当 ZCD 引脚上的下降电压斜坡跨越 VZCD_CT 阈值时就 会检测到一次过零，过零计数器计数随之加 1。而每当 DRIVER 输出变为高电平时，计数器就会复位。 为在电压处于谷值时导通开关，辅助绕组的电压将先馈入时延网络（RC 网络由 RZC 和 CZC 组成，如图 1 所 1 2 n = 8（针对低压线路），n = 10（针对高压线路） n = 1（针对低压线路），n = 3（针对高压线路） 数据表 9/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 功能描述 示），然后再通过 ZCD 引脚施加至过零检测器。理论上，主振荡信号所需时延 Δt 约为四分之一的振荡周 期，即 TOSC（通过变压器初级电感和漏源电容器）减去从检测到过零至主开关接通的传播延时 tdelay： (2) 系统应通过调整 RC 网络的时间常数以匹配该时延，其计算公式如下： (3) 3.3.2 响振铃抑制时间 CoolMOS™ 关断后，VDS 与 VZCD 均会出现振荡。为避免该现象误触发 CoolMOS™ 的导通操作，系统采用了响 铃抑制时间设计。该抑制时间取决于电压 VZCD。如果电压 VZCD 低于阈值 VZCD_RS，则应用较长的预设时间 tZCD_RS2。而若电压 VZCD 高于阈值，则设置较短的预设时间 tZCD_RS1。 3.3.2.1 接通确定 在栅极驱动变为低电平后，其在响铃抑制时间内将无法转变为高电平。 经过响铃抑制时间后，若过零计数器值等于加减计数器值，则栅极驱动可以导通。 但是，也有可能出现另一情况，即因初级电感与漏源电容器间的振荡衰减过快而导致 IC 无法检测到过零事 件。在此情况下，系统可实现最长关断时间。在栅极驱动保持关断时间达 TOffMax 之后，无论过零计数器值 和 VZCD 如何，栅极驱动均将再次导通。该功能可有效防止开关频率低于 20 kHz，否则将会产生噪音。 3.3.3 关断确定 在此转换器系统中，初级电流通过外部分流电阻器感测，该电阻器连接在内部低边 MOSFET 和共用接地端 之间。将分流电阻器 VCS 两端的感测电压施加到内部电流测量单元上，并将其输出电压 V1 与反馈电压 VFB 进行比较。一旦电压 V1 超过电压 VFB，输出触发器即会复位，主电源开关便随之关断。V1 与 VCS 关系如下式 所示（见图 3）： VCS = ID × RCS (4) V1 = GPWM · VCS + VPWM 在此公式中，VCS 数据表 ：CS 引脚电压 ID ：功率 MOSFET 电流 RCS ：电流感测电阻器的电阻 V1 ：与 VFB 相比较的电压电平 GPWM ：PWM-OP 增益 10/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 功能描述 为避免在主电源开关导通时因分流电阻器两端的电压尖峰而导致误触发，系统将前沿消隐时间 tLEB 应用 于比较器的输出端。换言之，一旦栅极驱动导通，其最小导通时间即为前沿消隐时间。 此外，IC 还对最大导通时间 tOnMax 进行了限制。只要栅极驱动处于高电平状态的时间大于最大导通时间， 其即会关断，以防开关频率因长导通时间而变得过低。 另外，在电源开关接通期间，如果电流感测引脚处的电压在经过时间 tCS_STG_SAM 后低于预设阈值 VCS_STG， 并持续感测到 3 个这样的脉冲，则该异常 VCS 将触发 IC 进入自动重启模式。 3.3.4 调制栅极驱动 驱动级针对电磁干扰现象进行了优化。在达到 CoolMOS™ 的导通阈值前，系统会减慢其接通速度。驱动器 输出端采用上升沿斜坡控制（见图 7），从而最大限度地减小导通期间的前沿开关尖峰。 图7 栅极上升波形 3.4 电流限制 系统通过限流比较器实现逐周期电流限制，以便检测过流现象。CoolMOS™ 的拉电流感测由感测电阻器 RCS 完成。功率 MOS 管电流通过 RCS 可转化为感测电压 VCS，并馈入引脚 CS 中。如果电压 VCS 超过内部电压限 值（根据输入电压调整），比较器将立即关断栅极驱动。 主总线电压升高后，接通时间将随之变短，进而提高工作频率。所以在恒定初级电流限值恒定的情况 下，最大输出功率将增加至转换器设计限值之上。 为补偿此影响，内部峰值电流限制电路 (VCS) 和过零计数均会随总线电压的变化而变化，如图所示。 数据表 11/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 功能描述 图8 限值电压 VCS 随 VIN 电压的变化情况 3.5 具备可选功率电平的主动突发模式 在低负载情况下，IC 可进入主动突发模式工作以最大限度地降低功耗。以下数段将详细介绍进入主动突 发模式的工作情况。 通过改变 FB 引脚上的不同电阻器 RSel，系统即可选择所要进入的突发模式功率电平。这两类功率电平可通 过两个不同电阻器加以实现，分别针对主动突发模式的低功率范围（电平 1）和高功率范围（电平 2）。 下表显示了根据反馈电压以进入和退出电平的控制逻辑。 表4 进入和退出主动突发模式的两类功率电平 电平 VFB VCS 1 2 VFB > VREF_B VFB < VREF_B VCS_BL1 = 0.31 V VCS_BL2 = 0.35 V 进入电平 VFB_EBLX 0.90 V 1.05 V 退出电平 VFB_LB 2.75 V 2.75 V 在 IC 首次启动过程中，当 VCC 低于 4 V 时，内部 RefGOOD 信号为逻辑低电平，该信号将复位突发模式电平检 测锁存器。在突发模式电平检测锁存器为低电平且 IC 处于关断状态时，IC 内部电阻器 RFB 与 FB 引脚断开， 而电流源 Isel 则会导通。 从 VCC = 4 V 到 VCC 导通阈值，FB 引脚将开始充电，其电压电平与 RSel 电阻器相关。当 VCC 达到其导通阈值时， 系统即可感测到反馈电压，然后便可根据反馈电压电平选择突发模式阈值。突发模式电平检测锁存器也随 之设为高电平。一旦检测锁存器设为高电平，反馈电平的任何变化都不会改变阈值选择。在 VCC 达到其导 通阈值且 RFB 电阻器重新连接至 FB 引脚后，电流源 Isel 将在 2 µs 内关断（见图 9）。 数据表 12/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 功能描述 图9 突发模式的检测与调整 3.5.1 进入主动突发模式工作 为进入主动突发模式工作，必须满足以下三个条件： • 反馈电压低于 VFB_EBLX 的阈值 • 加减计数器的值必须为 8（低压线路）和 10（高压线路） • 在一定消隐时间 tFB_BEB (20 ms) 后依旧满足上述两个条件 一旦满足这些条件，就会设置主动突发模式触发器，同时控制器进入主动突发模式工作。此种用于确定 进入主动突发模式工作的多条件设置可避免误触发，因此仅当输出功率在预设消隐时间内确实较低时， 控制器才会进入主动突发模式工作。 3.5.2 主动突发模式工作期间 进入主动突发模式后，由于 PWM 部分停止工作，反馈电压在 VO 开始下降时上升。如果超过电压电平 VFB_BOn， 比较器即可观测到反馈信号。在这种情况下，内部电路将借助开关操作上电并重启。 功率 MOSFET 导通操作则是由过零计数器触发，其过零数量的固定值为 8（低压线路）和 10（高压线 路）。若分流电阻器两端的电流感测引脚电压达到阈值 VCS_BLX，则 MOSFET 随之关断。 如果输出负载仍然较低，反馈信号就会在 PWM 部分处于工作状态时减小。当反馈信号达到下限阈值 VFB_BOff 时，内部电路将再次重置，同时 PWM 部分被禁用，直至下次 VFB 信号增加并超过 VFB_BOn 阈值之时。在主动突 发模式下，反馈信号在 VFB_BOff 至 VFB_BOn 间呈锯齿形变化（见图 10）。 3.5.3 退出主动突发模式工作 如果存在较高负载跳变，反馈电压会立即升高。比较器可通过阈值 VFB_LB 观测到该现象。在主动突发模式 中，电流限值为 VCS_BLX（31% 或 35%），因此需要一定的负载才可使反馈电压超过 VFB_LB。退出主动突发模 式后，栅极仅在检测到过零 (VZCD < VZCD_LB) 时方可导通，以确保变压器完全退磁。因此退出突发模式时仍可 确保 DCM 的运行，进而简化了同步整流操作。随后，系统便会重新激活通过 VFB 控制正常峰值电流这一设 置。此外，加减计数器将在退出主动突发模式后被立即设置为 1（低压线路）或 3（高压线路）。该设计 有助于大幅降低输出电压欠冲。 数据表 13/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 功能描述 图 10 主动突发模式中的信号 3.6 保护功能 ICE5QRxx80BG 具备诸多保护功能，可显著增强电源系统的稳健性、安全性和可靠性。这些功能均罗列总 结于下列表格中。其中涉及到 3 种不同的保护模式，分别为无开关自动重启、自动重启和跳过奇数式自动 重启。详情请见图 11、图 12 和图 13。 表5 保护功能 保护功能 正常模式 突发模式 交流输入过压 √ 突发模式开 启 √ 欠压 √ √ 数据表 14/39 保护模式 突发模式关闭 √ 无开关自动重启 √ 无开关自动重启 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 功能描述 保护功能 正常模式 突发模式 保护模式 突发模式开启 突发模式关闭 VCC 过压 √ √ NA1 跳过奇数式自动重启 VCC 欠压 √ √ √ 自动重启 过载 √ NA1 NA1 跳过奇数式自动重启 1 输出过压 √ √ NA 跳过奇数式自动重启 过温 √ √ √ 无开关自动重启 3.6.1 交流输入过压 系统通过 2 个分压器电阻 Rl1 及 Rl2（见图 1）感测 VIN 引脚上的总线电容器电压，以此检测交流输入过压保 护。一旦 VVIN 电压高于交流输入过压阈值 VVIN_LOVP，控制器即进入交流输入过压保护模式，直到 VVIN 低于 VVIN_LOVP。 3.6.2 欠压 VIN 引脚负责检测欠压保护，方法类似交流输入过压保护，仅在电压电平阈值上有所不同。当 VVIN 电压低 于欠压阈值 (VVIN_BO) 时，控制器即进入欠压保护模式，直到 VVIN 高于过压阈值 (VVIN_BI)时方可退出。 3.6.3 VCC 过压或欠压 VCC 电压在运行过程中会受到持续监测。VCC 过压或欠压后，IC 即刻复位，随后主电源开关保持关断状态。 在 VCC 电压降至阈值 VVCC_OFF 以下后，系统便会激活新的启动序列，然后对 VCC 电容器进行充电。一旦电压 超过阈值 VVCC_ON，IC 即通过新一轮软启动开始工作。 3.6.4 过载 如果控制回路开路或输出过载，反馈电压就会被拉高并超过 VFB_OLP。经过消隐时间 tFB_OLP_B 后，IC 进入自 动重启模式。该消隐时间可使转换器在负载突然跳变时仍能工作一段时间。 3.6.5 输出过压 在功率 MOSFET 关断期间，系统会监测 ZCD 引脚电压，以便进行输出过压检测。如果电压高于预设阈值 VZCD_OVP 并持续 10 个连续脉冲时长，则 IC 就会进入输出过压保护。 3.6.6 过温 如果控制器芯片结温高于 Tjcon_OTP，IC 将在自动重启模式下进入 过温保护 (OTP)。此外，控制器还具备 40℃ 的 迟滞设置。换言之，控制器/IC 只有在其结温比 OTP 触发点低 40℃ 时方可从该模式中恢复。请注意，其独立 的 CoolMOS™ 芯片温度可能与控制器芯片的不同（多数情况下更高）。 1 不适用 数据表 15/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 功能描述 图 11 无开关自动重启模式 图 12 自动重启模式 数据表 16/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 功能描述 图 13 数据表 跳过奇数式自动重启模式 17/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 电气特性 4 电气特性 注意： 所有电压测量值均为对地电压（引脚 12）。只要不违反其他额定值，则电压电平都有效。 4.1 绝对最大额定值 注意： 若应力高于此处列出的最大值，则器件可能会遭受永久性损伤。长时间暴露在绝对最大额 定值条件下将影响器件的可靠性。最大额定值即为绝对额定值；超过其中一个值就可对集 成电路造成不可逆的损坏。因此，系统设计需确保不会超出最大限值。除非另有说明，否 则 Ta = 25℃。 表6 绝对最大额定值 参数 符号 限值 最小值 ICE5QRxx80BG (CoolMOS™) 漏源电 压 VDS 脉冲漏极电流 ICE5QR4780BG1 ICE5QR2280BG2 ICE5QR1680BG2 ICE5QR0680BG2 ID_Pulse 雪崩能量，重复，tAR 受限于最大值 EAR TJ = 150℃，TJ,Start = 25℃ ICE5QR4780BG ICE5QR2280BG ICE5QR1680BG ICE5QR0680BG 雪崩电流量，重复，tAR 受限于最大 IAR 值 TJ = 150℃，TJ,Start = 25℃ ICE5QR4780BG ICE5QR2280BG ICE5QR1680BG ICE5QR0680BG VCC 电源电压 FB 电压 ZCD 电压 CS 电压 1 2 脉冲宽度 tP 受限于 Tj,Max 脉冲宽度 tP =20 µs，受限于 Tj,Max 数据表 VCC VFB VZCD VCS 单位 说明/测试条件 最大值 V - 800 - 2.6 5.8 5.8 5.8 Tj = 25℃ A mJ - 0.02 0.05 0.07 0.22 ID = 0.2 A，VDD = 50 V ID = 0.4 A，VDD = 50 V ID = 0.6 A，VDD = 50 V ID = 1.8 A，VDD = 50 V A -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 18/39 0.2 0.4 0.6 1.8 27.0 3.6 27 3.6 V V V V V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 电气特性 VIN VIN 电压 任意引脚的最大直流电流，除 DRAIN 和 CS 引脚外 -0.3 3.6 V -10.0 10.0 mA ESD 稳健性 HBM VESD_HBM - 2000 V ESD 稳健性 CDM VESD_CDM - 500 V 结温范围 Tj -40 150 ℃ 存储温度 热阻（结点至环境） ICE5QR4780BG ICE5QR2280BG ICE5QR1680BG ICE5QR0680BG TSTORE RthJA -55 150 ℃ K/W - 105 98 95 94 4.2 工作范围 注意： IC 在工作范围内方可表现出功能描述所述内容。 表7 工作范围 参数 符号 VVcc VCC 电源电压 限值 单位 最小值 最大值 VVCC_OFF VVCC_OVP 控制器结温 TjCon_op -40 TjCon_OTP ˚C CoolMOS 结温 TjCoolMOS_op -40 150 ˚C 依照 EIA/JESD22 标准 控制器和 CoolMOS 根据 JESD51 标准设 置，所用单面 PCB 的漏 极引脚铜散热区采用最 小面积，铜厚为 2 oz 说明 最大值受限于控制器 芯片 OTP 4.3 工作条件 注意： 电气特性与规定电源电压和结温范围 TJ（-40°C 至 125℃）内数值的分布密切相关。典型值 即代表 25℃ 条件下的中间值。若无另行说明，则电源电压为 VCC= 18 V。 表8 工作条件 参数 VCC 充电电流 电流消耗，启动电流 数据表 符号 限值 单位 说明/测试条件 最小值 典型 值 最大值 IVCC_Charge1 -0.35 -0.2 -0.09 mA VVCC = 0V，RStartUp = 50MΩ，VDRAIN = 90V IVCC_Charge2 - -3.2 - mA VVCC = 3V，RStartUp = 50MΩ，VDRAIN = 90V IVCC_Charge3 -5 -3 -1 mA IVCC_Startup - 0.19 - mA 19/39 VVCC = 15V，RStartUp = 50MΩ，VDRAIN = 90V VVCC = 15V V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 电气特性 电流消耗，正常 IVCC_Normal - 0.9 - mA 电流消耗，自动重启 IVCC_AR - 320 - µA 电流消耗，突发模式 IVCC_Burst Mode - 0.5 - mA VCC 导通阈值电压 VVCC_ON 15.3 16 16.5 V VCC 关断阈值电压 VVCC_OFF 9.5 10 10.5 V VCC 短路保护 VVCC_SCP - 1.1 1.9 V VCC 关断消隐 tVCC_OFF_B - 50 - µs 符号 限值 4.4 内部基准电压 表9 内部基准电压 参数 单位 最小值 典型 值 最大值 VREF 3.2 3.39 符号 限值 反馈上拉电阻器 RFB 最小值 典型值 最大值 11 15 20 kΩ PWM-OP 增益 GPWM 1.95 2.05 2.15 - 电压斜坡的偏移量 0.42 0.5 0.58 V 正常工作时的最长导通时间 VPWM tOnMax 20 35 60 µs 正常工作时的最长关断时间 tOffMax 24 42.5 71 µs 符号 限值 正常工作时的峰值电流限制 VCS_N 最小值 典型值 最大值 0.94 1.00 1.06 V 前沿消隐时间 tCS_LEB 118 220 462 ns 主动突发模式中的峰值电流限 制 – 电平 1 VCS_BL1 0.26 0.31 0.36 V 主动突发模式中的峰值电流限 制 – 电平 2 VCS_BL2 0.3 0.35 0.4 V VCS_STG 0.06 0.10 0.15 V 内部基准电压 4.5 PWM 部分 表 10 PWM 部分 参数 4.6 电流感测 表 11 电流感测 参数 异常 CS 电压阈值 数据表 20/39 3.3 V 单位 单位 IFB = 0A（无栅 极开关） VFB = 1.8V 说明/测试条件 于 FB 引脚处测量 IFB = 0 说明/测试条件 说明/测试条件 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 电气特性 异常 CS 电压连续触发器 PCS_STG - 3 - 周期 异常 CS 电压采样周期 tCS_STG_SAM 2.3 5 - µs 符号 限值 软启动时间 tSS 最小值 典型值 最大值 8.5 12 ms 软启动时段 tSS_S1 - 3 - ms 第一时段的内部调节电压 V - 0.30 - V CS 峰值电压 软启动时的内部调节电压阶跃 VSS_S - 0.15 - V CS 峰值电压 4.7 软启动 表 12 软启动 参数 4.8 数字化过零 表 13 数字化过零 参数 1 SS1 1 符号 单位 限值 最小值 单位 说明/测试条件 说明/测试条件 过零阈值电压 VZCD_CT 60 典型值 最大 值 100 150 过零响铃抑制阈值 VZCD_RS - 0.45 - V 最短响铃抑制时间 tZCD_RS1 1.5 2.5 4.1 µs VZCD > VZCD,RS 最长响铃抑制时间 tZCD_RS2 - 25.00 - µs VZCD < VZCD,RS 加减计数器复位阈值 VFB_R - 2.80 - V 向下计数阈值 VFB_HLC - 2.05 - V 向上计数阈值 VFB_LHC - 1.55 - V 计数器时间 tCOUNT - 48 - ms ZCD 电阻 RZCD 2.5 3.0 3.5 kΩ 用于选择线路的 VIN 电压阈 值 VVIN_REF 1.48 1.52 1.58 V 用于选择线路的 VIN 电压阈 值消隐时间 tVIN_REF - 16.00 - ms mV ZCD 引脚的内部 电阻器 1 （该参数非量产测试项目，经特性验证/设计核实） 数据表 21/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 电气特性 4.9 主动突发模式 表 14 主动突发模式 参数 符号 限值 最小值 单位 用于选择突发模式的充电电流 Isel 2.1 典型值 最大 值 3 3.9 突发模式选择基准电压 VREF_B 2.65 2.75 2.85 V 用于进入电平 1 主动突发模 式的反馈电压 VFB_EBL1 0.86 0.90 0.94 V 用于进入电平 2 主动突发模 式的反馈电压 VFB_EBL2 1.0 1.05 1.1 V 用于进入主动突发模式的消隐 时间 tFB_BEB - 20 - ms 用于退出主动突发模式的反馈电 压 VFB_LB 2.65 2.75 2.85 V 退出主动突发模式后首个脉冲的 ZCD 电压阈值 VZCD_LB 60 100 150 mV 用于开启突发模式的反馈电压 VFB_BOn 2.3 2.40 2.5 V 用于关闭突发模式的反馈电压 VFB_BOff 1.9 2.00 2.1 V 4.10 交流输入过压保护 表 15 交流输入过压保护 参数 µA 符号 限值 交流输入过压阈值 VVIN_LOVP 最小值 典型值 最大值 2.8 2.9 3.0 V 交流输入过压消隐 tVIN_LOVP_B - 符号 限值 过压阈值 VVIN_BI 最小值 典型值 最大值 0.63 0.66 0.69 V 过压消隐 tVIN_BI_B - 250 - µs 欠压阈值 VVIN_BO 0.37 0.40 0.43 V 欠压消隐 tVIN_BO_B - 250 - µs 4.11 欠压保护 表 16 欠压保护 参数 4.12 VCC 过压保护 表 17 VCC 过压保护 数据表 单位 250 22/39 - 说明/测试条件 说明/测试条件 µs 单位 说明/测试条件 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 电气特性 参数 符号 限值 VCC 过压阈值 VVCC_OVP 最小值 典型值 最大值 24 25.50 27 V VCC 过压消隐 tVCC_OVP_B - 符号 限值 FB 引脚过载保护检测阈值 VFB_OLP 最小值 典型值 最大值 2.65 2.75 2.85 V 过载保护消隐时间 tFB_OLP_B - 4.13 过载保护 表 18 过载保护 参数 4.14 输出过压保护 表 19 输出过压保护 参数 符号 单位 50.00 - µs 单位 30 - 限值 说明/测试条件 说明/测试条件 ms 单位 说明/测试条件 最小值 典型值 最大值 输出过压阈值 VZCD_OVP 1.9 2.0 2.1 V 输出过压消隐脉冲 PZCD_OVP_B - 10 - 脉冲 4.15 过温保护 表 20 过温保护 参数 符号 限值 单位 连续脉冲 说明/测试条件 最小值 典型值 最大值 过温保护 Tjcon_OTP 129 140 150 ℃ 过温迟滞 TjHYS_OTP - 40 - ℃ 过温消隐时间 tjcon_OTP_B - 50 - µs 1 控制器芯片的结温 （而非 CoolMOS™ 芯 片） 1 （该参数非量产测试项目，经特性验证/设计核实） 数据表 23/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 电气特性 4.16 CoolMOS™ 部分 表 21 ICE5QRxx80BG 参数 符号 限值 单位 说明/测试条件 最小值 典型值 最大值 ICE5QRxx80BG 漏源击穿电压 V V(BR)DSS 800 漏极到 CS 引脚的导通电阻（包括 低边 MOSFET） ICE5QR4780BG Ω - ICE5QR1680BG ICE5QR0680BG 2 - RDSon ICE5QR2280BG 1 - 有效输出电容，能量相关1 ICE5QR4780BG ICE5QR2280BG ICE5QR1680BG ICE5QR0680BG Co(er) 上升时间2 下降时间 2 4.13 8.691 2.13 4.311 1.53 3.011 0.71 1.271 4.85 2.35 1.75 0.80 - Tj = 25℃ Tj = 125℃，ID = 0.4A Tj = 25℃ Tj = 125℃，ID = 1A Tj = 25℃ Tj = 125℃，ID = 1.4A Tj = 25℃ Tj = 125℃，ID = 2A pF trise - 3 7 8 24 30 - ns tfall - 30 - ns （该参数非量产测试项目，经特性验证/设计核实） 在典型反激式转换器应用中测得 数据表 Tj = 25℃ 24/39 VGS = 0V，VDS = 0～500V V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ CoolMOS™ 性能特性 5 CoolMOS™ 性能特性 图 14 ICE5QR4780BG 的安全工作区 (SOA) 曲线 图 15 ICE5QR2280BG 的安全工作区 (SOA) 曲线 数据表 25/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ CoolMOS™ 性能特性 图 16 ICE5QR1680BG 的安全工作区 (SOA) 曲线 图 17 ICE5QR0680BG 的安全工作区 (SOA) 曲线 数据表 26/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ CoolMOS™ 性能特性 CoolMOS™ 性能特性 图 18 ICE5QR4780BG 的功率耗散，DSO-12 封装；Ptot=f(Ta)，（不得超出第 4.1 节中给出的 最大额定值） 图 19 数据表 ICE5QR2280BG 的功率耗散，DSO-12 封装；Ptot=f(Ta)，（不得超出第 4.1 节中给出的 最大额定值） 27/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ CoolMOS™ 性能特性 图 20 ICE5QR1680BG 的功率耗散，DSO-12 封装；Ptot=f(Ta)，（不得超出第 4.1 节中给出的 最大额定值） 图 21 ICE5QR0680BG 的功率耗散，DSO-12 封装；Ptot=f(Ta)，（不得超出第 4.1 节中给出的 最大额定值） 数据表 28/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ CoolMOS™ 性能特性 图 22 ICE5QRxx80BG 的漏源击穿电压；VBR(DSS)=f(TJ)，ID=1 mA 图 23 ICE5QR4780BG 的典型 CoolMOS™ 电容 (C=f(VDS)；VGS=0 V；f=250 kHz) 数据表 29/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ CoolMOS™ 性能特性 图 24 ICE5QR2280BG 的典型 CoolMOS™ 电容 (C=f(VDS)；VGS=0 V；f=250 kHz) 图 25 ICE5QR1680BG 的典型 CoolMOS™ 电容 (C=f(VDS)；VGS=0 V；f=250 kHz) 数据表 30/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ CoolMOS™ 性能特性 图 26 数据表 ICE5QR0680BG 的典型 CoolMOS™ 电容 (C=f(VDS)；VGS=0 V；f=250 kHz) 31/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 输出功率曲线 6 输出功率曲线 典型输出功率与环境温度的计算输出功率关系曲线如下所示。此类曲线基于采用开放框架设计的典型 非连续模式反激结构，其中 Ta = 50℃，TJ = 125℃（集成高压 MOSFET），所用单面 PCB 的漏极引脚铜 散热区采用了最小面积，铜厚为 2 oz，仅适用于稳态工作状态（不包括用于异常工作模式的设计裕度）。 输出功率数值仅供选型之用。实际功率因具体设计而异。电源系统设计中必须留有适当裕度，以确保 始终满足第 4.1 节中给出的最大额定值要求。 图 27 ICE5QR4780BG 的输出功率曲线，VIN=85～300 VAC；POut=f(Ta) 图 28 ICE5QR4780BG 的输出功率曲线，VIN=220 VAC；POut=f(Ta) 数据表 32/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 输出功率曲线 图 29 ICE5QR2280BG 的输出功率曲线，VIN=85～300 VAC；POut=f(Ta) 图 30 ICE5QR2280BG 的输出功率曲线，VIN=220 VAC；POut=f(Ta) 数据表 33/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 输出功率曲线 图 31 ICE5QR1680BG 的输出功率曲线，VIN=85~300 VAC；POut=f(Ta) 图 32 ICE5QR1680BG 的输出功率曲线，VIN=220 VAC；POut=f(Ta) 数据表 34/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 输出功率曲线 图 33 ICE5QR0680BG 的输出功率曲线，VIN=85~300 VAC；POut=f(Ta) 图 34 ICE5QR0680BG 的输出功率曲线，VIN=220 VAC；POut=f(Ta) 数据表 35/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 封装尺寸 7 封装尺寸 图 35 PG-DSO-12 数据表 36/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 标记 8 标记 图 36 DSO-12 标记 数据表 37/39 V 2.1 2020-01-21 采用 DSO-12 封装的准谐振 800 V CoolSET™ 修订记录 修订记录 文档版本 V 2.0 发布日期 变更说明 2019 年 8 月 30 日 第一版 V 2.1 2020 年 1 月 21 日 • • 将数据表名称从 ICE5QR0680BG 更改为 ICE5QRxx80BG，新增 3 个 型号（ICE5QR4780BG、ICE5QR2280BG 和 ICE5QR1680BG） 更新 CS 引脚功能和描述（参考勘误表 ES_2001_PL83_2002_024629） 声明：本中文数据手册中若有意言未尽之处，请参考英文原版资料。 数据表 38/39 V 2.1 2020-01-21 商标 所有提及的产品或服务名称和商标均为其各自所有者的财产。 版本 2020-01-21 发布者 英飞凌科技股份公司 81726，德国慕尼黑 © 2020 英飞凌科技股份公司 保留所有权利。 您对本文档是否有疑问呢？ 请发送邮件至： erratum@infineon.com 文档 索引号 重要声明 本文档所提供的信息在任何情况下均不应被视为 针 对 条 件 或 特 性 做 出 的 保 证 ("Beschaffenheitsgarantie")。 若需获得有关我司产品、技术、交付条款和条件、 价格的更多信息，请联系距离您最近的英飞凌办 事处(www.infineon.com)。 对于本文档中给出的任何示例、提示或任何典型 值及/或任何关于产品应用方面的信息，英飞凌科 技特此声明不作任何及所有保证，亦不承担任何 形式的责任（包括但不限于对不侵犯任何第三方 知识产权的保证）。 警告 由于技术需要，我司产品可能包含有害物质。若 需了解相关物质的类型，请联系距离您最近的英 飞凌办事处。 此外，本文档所提供的任何信息均取决于客户履 行本文档所载明的义务和客户遵守适用于客户产 品以及与客户对于英飞凌产品的应用所相关的任 何法律要求、规范和标准。 除非由英飞凌科技授权代表签署的书面文件中另 有明确批准，否则不得将我司产品用于任何产品 失效或产品使用据合理预计可能导致人身伤害的 应用。 本文档所含数据仅供受过技术培训的人员使用。 客户的技术部门应负责评估该产品是否适合目标 应用，以及本文档中给出的产品信息就该应用而 言是否完整。 Mouser Electronics Authorized Distributor Click to View Pricing, Inventory, Delivery & Lifecycle Information: Infineon: ICE5QR1680BGXUMA1 ICE5QR2280BGXUMA1 DEMO5QR1680BG27W1TOBO1 REF5QR1680BG30W1TOBO1 ICE5QR0680BGXUMA1