DK1208

DK1208——12W 高性能准谐振开关电源控制芯片 功能描述 DK1208 是一款符合 6 级能效标准的次级反馈，反激式 AC-DC 高性能准谐振开关电源 控制芯片。芯片内置高压功率管，芯片内还包含有准谐振检测、SLEEP 超低待机、自供 电等电路，并具有输出短路、次级开路、过温、过压等保护功能。芯片采用高集成度的 CMOS 电路设计，具有外围元件极少，变压器成本低（隔离输出电路的变压器只需要两个 绕组）等特点。 产品特点 l 全电压输入 85V—265V。 l 内置 700V 功率管。 l 专利的自供电技术，变压器无需外部供电绕组,无需启动电阻(降低成品 成本)。 l 特有的 SLEEP 技术使芯片具有超低的待机功耗。 l 内置 PWM 准谐振电路，增加电源转换效率和保证良好的 EMC 特性。 l 过温、过流、过压以及输出短路，次级开路，光耦失效保护。 l 4KV 防静电 ESD 测试。 应用领域 12W 以下 AC-DC 应用包括：电源适配器、充电器、电磁炉、空调、DVD、机顶盒等家 电产品。 深圳东科半导体有限公司 Http:www.dkpower.cn TEL:4008-781-212 1 DK1208——12W 高性能准谐振开关电源控制芯片 封装与引脚定义（DIP8） HV VCC GND NC DK 1208 OC OC IS FB (DIP-8) 引脚 符号 功能描述 1 HV 启动引脚，内部有高压启动线路，应用时悬空。 2 VCC 供电引脚，外部对地接 10uF-22uF 的电容。 3 GND 接地引脚。 4 NC 应用时悬空或接地。 5 FB 反馈控制端引脚，接 1nF～10nF。 6 IS 电流检测引脚，接法 1：IS 接电阻对地时,电阻值 RS>0.47Ω,最 大 Ip 电流为 Vlim/RS；接法 2：IS 脚直接接地，最大 Ip 电流固 定为 700mA。 7,8 OC 输出引脚，连接芯片内高压功率管，外部与开关变压器相连。 极限参数 供电电压 VDD ………………………………………………………………… -0.3V--8V 供电电流 VDD …………………………………………………………………. 100mA …………………………………………………..... -0.3V--VDD+0.3V 引脚电压 …………………………………………………………... -0.3V--730V 功率管耐压 IS 最大电压 ....……………………………………………………………… 400mV ………………………………………………………………. 1000mW 总耗散功率 ………………………………………………………. -25 ° C--+125 ° C 工作温度 ………………………………………………………. -55 ° C--+150 ° C 储存温度 ……………………………………………………………. +280 ° C/5S 焊接温度 深圳东科半导体有限公司 Http:www.dkpower.cn TEL:4008-781-212 2 DK1208——12W 高性能准谐振开关电源控制芯片 电气参数 项目符号 测试条件 最小 典型 最大 单位 工作电压VCC AC 输入85V-----265V 4.5 4.7 5.8 V 启动电压VCC_Start AC 输入85V-----265V 4.9 5.0 5.2 V 重启电压VCC_Min AC 输入85V-----265V 3.4 3.5 3.7 V 保护电压VCC_Max AC 输入85V-----265V 5.7 5.8 6.0 V 工作电流I VCC=4.7V，FB=2.8V 40 mA 启动电流I_Start AC 输入265V 0.5 mA 启动时间T_Start AC 输入85V,C=22uF --- --- 500 ms 功率管耐压 Ioc=1mA 700 --- --- V Vor保护电压Vor_Max Lp=1.68mH,RS=0.57 100 133 160 V IS 最大电压 Vlim VCC=4.7V，FB=2.8V, AC 输入85V 360 380 400 mV PWM输出频率F_PWM VCC=4.7V，FB=0.5V---3.5V 20 - 70 Khz 短路保护阀值Vfb_H FB电压 3.4 3.5 3.6 V 待机阀值电压Vfb_L FB电压 0.4 0.5 0.6 V 温度保护 结温 120 130 140 ℃ 前沿消隐时间Ton_Leb VCC=4.7V 250 ns 最小开通时间Ton_Min VCC=4.7V 500 ns 最大开通时间Ton_Max VCC=4.7V，FB=2.8V, AC 输入 85V 15 Us 最小关闭时间 Toff_Min VCC=4.7V，FB=2.8V, AC 输入 85V 8 us 待机功耗 80 内置电阻最大Ip电流 IS接地 深圳东科半导体有限公司 700 Http:www.dkpower.cn TEL:4008-781-212 mW mA 3 DK1208——12W 高性能准谐振开关电源控制芯片 工作原理 上电启动: 芯片内置高压启动电流源；上电启动时当 VDD 电压小于启动电压时，打开三极管对 外部的 VDD 储能电容 C4 充电。当 VDD 电压达到启动电压 VCC_Start 的时候，关闭启动 电流源,启动过程结束，控制逻辑开始输出 PWM 脉冲并检测 IS 电阻，当 IS 接电阻 RS 对 地时,设定最大峰值电流 Ip_Max=Vlim/RS(Vlim 是 IC6 脚内部检测电压最大值)；当 IS 脚直接接地时，设定最大峰值电流为 Ip_Max=700mA； 软启动: 上电启动结束后，为防止输出电压建立过程可能产生的变压器磁芯饱和，功率管和 次级整流管应力过大，芯片内置软启动电路，在软启动时初级峰值电流最大为 0.5 倍最 大峰值电流。 准谐振输出: 一个 PWM 周期由 3 部分组成： Lp * Ip ； Vin Lp * Ip 2:电感放电阶段（开关管关闭） T 2 = ; Vvor 1:电感充电（开关管开通）阶段， T 1 = 3:OC 谐振阶段，谐振周期为： T = 2π Lp * Coc 。 深圳东科半导体有限公司 Http:www.dkpower.cn TEL:4008-781-212 4 DK1208——12W 高性能准谐振开关电源控制芯片 芯片采用准谐振输出方式，当检测到 OC 谐振到最低电压时，开通 PWM 输出，打开 开关管给电感充电，这样减小了开关管的开关损耗，提高了电源的转换效率。 FB 检测和反馈控制: Fb 引脚外部连接一只电容，以平滑Fb 电压，外接电容会影响到电路的反馈瞬态特 性及电路的稳定工作，典型应用可在1nF～10nF 之间选择；芯片依据FB电压控制PWM输 出峰值电流和工作频率。 SLEEP 模式: 为实现超低待机功耗，芯片设计了 SLEEP 模式时，当输出功率逐渐下降到 50mW 以 下时，芯片进入 SLEEP 模式。可以实现系统超低的待机功耗（Vor_Max, 立即关闭 PWM 输出 并进入异常保护模式。在光耦失效时，输出保护电压可通过下面公式计算： 45000* Lp Vo _ max = − Vd RS * N Vo_max：输出保护电压 Lp： 初级线圈电感量 H RS： IS 电阻值Ω N： 初次级匝比 Vd： 次级整流管压降 V 在 IS 接地使用内置电阻时，输出保护电压公式为： 86400* Lp Vo _ max = − Vd 。 N 异常保护模式: 芯片进入异常保护模式后，关闭 PWM 输出，启动 500ms 定时器。在 500ms 内，VCC 电压下降并维持 4.6V，500ms 后，芯片结束异常状态。 深圳东科半导体有限公司 Http:www.dkpower.cn TEL:4008-781-212 6 DK1208——12W 高性能准谐振开关电源控制芯片 典型应用（5V2A 输出离线反激式开关电源） 元器件清单 序号 元件名称 规格/型号 位号 数量 1 保险丝 T2A 250V F1 1 2 整流二极管 1N4007 D1~D4 4 FR107 D5 1 10U45 D6 1 22uF/400V C1 1 22uF/10V C4 1 1000uF/10V C6 1 470uF/10V C7 1 10uH/2.5A L2 1 2A472J C3 1 102瓷片 C5 1 Y电容102 C8 1 104瓷片 C9 1 200K/0.25W R1 1 1K R2 1 4K7 R3 10K R4 1 精度1% 9.7K R5 1 精度1% 20K R6 1 精度1% 3 4 6 7 8 9 二极管 电解电容 电感 电容 色环电阻 深圳东科半导体有限公司 Http:www.dkpower.cn TEL:4008-781-212 备注 7 DK1208——12W 高性能准谐振开关电源控制芯片 0.56 Rs 1 10 光耦 PC817C IC2 1 11 电压基准 TL431 IC3 1 12 IC DK1208 IC1 1 13 变压器 EF20 T1 1 精度1% 注意事项 1、功率器件是需要散热的，芯片的主要热量来自功率开关管，功率开关管与引脚 78相连接，所以在PCB布线时，应该将引脚78外接的铜箔的面积加大并作镀锡处理，以 增大散热能力。 2、芯片的78引脚是芯片的高压部份，最高电压可达600V以上，所以在线路布置上 建议低压部份保证1.5mm以上的安全距离，以免电路出现击穿放电现象。 3、由于变压器不是理想器件，在制造过程中一定会存在漏感，漏感会影响到产品 的稳定及安全，所以要减小，漏电感应控制在电感量的8%以内，三明治绕线方式可以减 小漏感。 变压器设计（只作参考） 变压器设计时，需要先确定一些参数: （1）输入电压范围 AC85～265V （2）输出电压、电流 DC5.2V/2A 1:反激电压VOR选择： DK1208中VOR最大值为133V，为防止干扰，输出保护电压应当大于输出电压的1.2倍， 即正常工作时Vor取值最大为：133/1.2=110V；输出保护电压应当小于输出电容的耐压 值。当输出电容耐压10V时，Vor取值最小为：133*5.2/10=70V。本设计取Vor=80V。 2：RS计算： 系统PWM输出为准谐振模式，输出电压越低，频率越慢，需要的Ip电流越大。在低 压准谐振时，RS的阻值计算公式如下： RS = 0.135*Vin _ min*Vor *******（1）， Po *(Vin _ min + Vor ) Po： 输出功率 Vin_min: 交流输入电压经过滤波后直流电压平均值，这个电压和输入滤波电容有 关，在AC85V时，Vin_min=85*0.9*1.414-20=86V。输入滤波电容默认为2uF/W,用到3uF/W 电压可适当的提高。 深圳东科半导体有限公司 Http:www.dkpower.cn TEL:4008-781-212 8 DK1208——12W 高性能准谐振开关电源控制芯片 Vor: 反激电压。 本设计RS阻值为： RS = 0.135*Vin _ min*Vor 0.135*86*80 = = 0.538 ≈ 0.54 Po *(Vin _ min + Vor ) 5.2* 2*(86 + 80) 3：匝比计算： 变压器输出端的正向电压=5.2+0.35(10V45导通压降)+0.1(线路压降)=5.65,当 Vor=80V时，匝比为：N=80/5.65=14.16 4：初级电感Lp计算： DK1208中，Lp与RS为正比例关系，比例系数为0.003，因此： Lp = 0.003* RS = 0.003*0.54 = 1.6mH 。 5.磁芯计算： AP = Ae * AW = Ae Aw 6500* PO 6500*10.4 = = 1201 =1201mm^4 ∆B * J * f 0.25*5* 45 ――――磁芯有效面积(mm2) ――――磁芯窗口面积(mm2) △Bac ――――交变工作磁密（mT），设为0.25 J --------电流密度 J 取 5A/mm2。 f ---------工作频率 F,Khz，准谐振时最低频率为 45Khz。 我们可以通过磁芯的制造商提供的图表进行选择，EE19的AP=1243mm^4,EF20的 AP=2231mm^4,从设计性能优化角度以及为改善EMI设计增加初、次级屏蔽层来选择，可 以选择EF20这款变压器(AE=33.5,属于标称值，请按实物测量为准)，这样变压器生产和 效率，散热上更有优势。 6. 初级，次级线圈匝数计算： 先依据下列公式计算出初级线圈的大约值，在依据匝比计算出次级线圈的匝数，次 级线圈匝数取整后，再依据匝数比计算出初级线圈的实际值。 NP = 380* LP 380*1.6 = = 134 匝，其中 Lp 单位为 mH，Ae 单位为 mm^2。 Ae * ∆B * RS 33.5*0.25*0.54 NS=NP/N=134/14.16=9.46,次级选择绕线9匝，NS=9， NP=NS*N=9*14.16=128匝（实际选值） 深圳东科半导体有限公司 Http:www.dkpower.cn TEL:4008-781-212 9 DK1208——12W 高性能准谐振开关电源控制芯片 封装尺寸(DIP8) 深圳东科半导体有限公司 Http:www.dkpower.cn TEL:4008-781-212 10 DK1208——12W 高性能准谐振开关电源控制芯片 包装信息 芯片采用防静电管包装 深圳东科半导体有限公司 Http:www.dkpower.cn TEL:4008-781-212 11