pn8580 15W内置MOS原边六级能效电源芯片-骊微电子.pdf

PN8580 Chipown 无锡芯朋微电子股份有限公司 Rev.1.0 1 / 11 六级能效准谐振原边反馈交直流转换器 六级能效准谐振原边反馈交直流转换器 概述概述 PN8580集成低待机功耗准谐振原边控制器及650V高雪崩能力功率MOSFET， 用于高性能、 外围元器件精简的充电器、 适配器和内置电源。PN8580为原边反馈工作模式，可省略光耦和TL431。在恒压模式，采用准谐振与多模式技术提高效 率并消除音频噪声，使得系统满足6级能效标准，可调输出线补偿功能能使系统获得较好的负载调整率；在恒流模式，输 出电流和功率可通过CS脚的电阻进行调节。该芯片提供了极为全面的智能保护功能，包含逐周期过流保护、过压保护、 开环保护、过温保护、输出短路保护和CS开/短路保护等。 应用领域应用领域 开关电源适配器 电池充电器 机顶盒电源 产品特征产品特征 内置650V高雪崩能力功率MOSFET 采用准谐振与多模式技术提高效率，满足6级能效标准 全电压输入范围5%的CC/CV精度 原边反馈可省光耦和TL431 恒压、恒流、输出线补偿外部可调 无需额外补偿电容 无音频噪声 智能保护功能 过温保护 (OTP) VDD欠压&过压保护 (UVLO&OVP) 逐周期过流保护 (OCP) CS开/短路保护 (CS O/SP） 开环保护 (OLP) 输出特性输出特性 封装封装/订购信息订购信息 SOP8 VDD CS FBSW SW GND SW SW 订购代码订购代码封装封装 典型功率典型功率 85265VAC PN8580SEC-R1HSOP815W 注： 最大输出功率是在环境温度45的密闭式应用情形下 测试。 典型应用典型应用 Snubber AC 85265V DC Output FB GNDCable comp CC/CV control OTP Block PWM Switch &Gate Driver SUPPLY &UVLO VDD SW PN8580 OCP CS 深圳市骊微电子芯朋微一级代理 现货TEL:13808858392 杜S PN8580 Chipown 无锡芯朋微电子股份有限公司 Rev.1.0 2 / 11 管脚定义管脚定义 管脚名管脚名 管脚标号管脚标号 管脚功能描述管脚功能描述 VDD 1 工作电压输入引脚 GND 2 地电位 FB 3 反馈引脚，辅助绕组电压通过电阻反 馈稳定输出 CS 4 电流检测引脚 SW 5,6,7,8 功率MOSFET Drain端引脚， 跟变压器 初级相连 典型功率典型功率 产品型号产品型号 封装封装 密闭式条件密闭式条件(1) 85-265 VAC PN8580H SOP8 15W 备注： 1. 最大输出功率是在环境温度 45的密闭式应用情形下测试。 功能框图功能框图 58 SW Supply &UVLO Gate Driver QR CV FB Sample EA 4 CS OCP Logic OTP OLP& FBOVP Cable Comp 2.5V OVP 1 VDD 3 CC Block 2 GND FAULT Rg 深圳市骊微电子芯朋微一级代理 PN8580 Chipown 无锡芯朋微电子股份有限公司 Rev.1.0 3 / 11 极限工作范围极限工作范围 VDD 脚耐压.-0.340V CS 脚耐压.-0.35.5V FB 脚耐压(IFB10mA).-15.5V SW 脚耐压. -0.3650V 结工作温度范围.-40150 存储温度范围. .-55150 管脚焊接温度 （10秒）.260 封装热阻 JC （SOP8） .40/W 人体模式 ESD 能力(1)（HBM） . 3kV 漏极脉冲电流 （Tpulse=100us） .3A 备注：1. 产品委托第三方严格按照芯片级ESD标准(JEDEC JS-001-2014)中的测试方式和流程进行测试。 电气特性电气特性 (TA = 25C, VDD = 20 V, 除非另有说明) 参数参数 符号符号 条件条件 最小值最小值 典型值典型值 最大值最大值 单位单位 功率部分功率部分 功率管耐压 BVDSS ISW =250uA, TJ = 25 650 700 V 关态漏电流 IOFF Vsw =500V, TJ = 25 0.2 10 uA 功率管导通电阻 RDS(on) ISW = 1A, TJ = 25 3.0 VDD电压部分电压部分 工作电压范围 VDD 10 30 V VDD启动阈值电压 VDDon 14.5 16.5 18.5 V VDD欠压保护阈值电压 VDDoff 7.5 8.5 9.5 V VDD过压保护电压 VDDovp 30 32.5 36 V VDD电流部分电流部分 启动电流 IDD_STARTUP VDD=VDDon 1V 3 6 uA 开关工作时芯片电流 IDD VDD = VDDon +1V 0.1 0.4 0.8 mA 保护状态时芯片电流 IDD_FAULT VDD15V after fault 0.4 mA CS电流检测部分电流检测部分 过流检测阈值电压 VTH_OC 485 500 515 mV 最大过流检测阈值电压 VTH_OC_MAX 560 mV 最小CS检测阈值电压 Vcs_min 170 mV 前沿消隐时间 TLEB 300 ns 最大开启时间 Tonmax 36 40 50 us 过流延时时间 TD_OC 100 ns FB电压检测部分电压检测部分 反馈基准电压 VREF_CV 2.475 2.5 2.54 V 输出过压保护阈值电压 VFBOVP 2.85 3 3.15 V 输出欠压保护阈值电压 VUVP 1.55 V 最大线电阻补偿电流 Icable VFB=0V 33 36 39 uA 最小关断时间 Toffmin 5 us 最大关断时间 Toffmax 2.2 ms 输出欠压保护屏蔽时间 TUVP 开关频率50kHz 40 64 ms 深圳市骊微电子芯朋微一级代理 PN8580 Chipown 无锡芯朋微电子股份有限公司 Rev.1.0 4 / 11 参数参数 符号符号 条件条件 最小值最小值 典型值典型值 最大值最大值 单位单位 过温保护部分过温保护部分 过温保护温度 TSD 135 150 C 过温保护回差 THYST 30 C 深圳市骊微电子芯朋微一级代理 PN8580 Chipown 无锡芯朋微电子股份有限公司 Rev.1.0 5 / 11 特性曲线特性曲线 -50-250255075100125150 14 15 16 17 18 19 VDDON (V) Junction Temperture() -50-250255075100125150 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 VDDOFF(V) Junction Temperture() (a) VDDON VS Tj (b) VDDOFF VS Tj -50-250255075100125150 0.46 0.48 0.50 0.52 0.54 0.56 VTH_OC (V) Junction Temperture() -50-250255075100125150 2.35 2.40 2.45 2.50 2.55 2.60 VREF_CV (V) Junction Temperture() (c) VTH_OC VS Tj (d) VREF_CV VS Tj -50-250255075100125150 30 32 34 36 38 40 Icable (uA) Junction Temperture() -50-250255075100125150 30 31 32 33 34 35 VDDOVP (V) Junction Temperture() (e) Icable VS Tj (f) VDDOVP VS Tj 深圳市骊微电子芯朋微一级代理 PN8580 Chipown 无锡芯朋微电子股份有限公司 Rev.1.0 6 / 11 功能描述功能描述 PN8580是一款高性能的原边反馈控制器。 PN8580工作在原边检测和调整模式，可省略系统 的光耦和TL431。 PN8580拥有恒压恒流控制环路， 可以实现高精度的恒压、恒流输出，以满足大部 分充电器和适配器需求。PN8580内置高压启动电 路和极低的芯片功耗使得系统能够满足较高的待 机功耗标准。 1. 启动控制启动控制 在启动阶段， 外部的启动电阻为内部偏置电路 供电并给外部VDD电容充电，快速启动。当VDD 电压达到VDDon，芯片开始工作；只要VDD电压不 低于VDDoff，芯片维持正常工作。启动后，偏置电 路通过辅助源供电。 2. CC 工作模式工作模式 在CC工作状态，PN8580采样FB引脚的信号 （由辅助绕组信号通过电阻分压），辅助绕组信号 脉宽决定振荡频率。输出电压越高，脉宽越小，同 时振荡频率越高，这样可获得恒定的输出电流。 非连续模式的电流工作波形如图1所示。在 MOSFET导通（Ton）期间，原边电流Ipri上升。当 MOSFET关闭时，变压器原边的能量会传递到次 级，次级电流最大值为 pspkpripk NII _sec_ （1） 输出电流值为 P demag sense CS PS P demagpk O T T R V N T TI I 2 1 2 sec_ （2） 当TP=2Tdemag，且VCS恒定时，输出电流IO 是恒定值，因此可以得到恒流输出。 图1. DCM电流工作波形 3. CV 工作模式工作模式 在CV工作状态，PN8580使用脉冲采样VFB电 压， 并保持到下个采样点。 将采样的电压和VREF_CV 基准比较， 并放大误差。 这个误差值代表负载情况， 通过控制开关信号， 调节输出电压， 使得输出恒定。 输出电压Vo和VREF_CV的关系为 AUX S CVREF N N R RR VVo ) 2 21 ( _ （3） 其中， S N和 AUX N分别为次级绕组和辅助 绕组的圈数。 在重载条件， 芯片工作在PFM_QR模式， Ipeak 和工作频率随输出电流减小而减小； 当频率减小到 25kHz左右，芯片进入PWM_QR模式，频率调制变 得非常缓慢，Ipeak随输出电流减小而减小，该模 式可以避免音频噪音，同时有利于提升25%带载效 率；当芯片Vcs调制到170mV，芯片进入空载模式 （Standby模式），Ipeak不变，工作频率随输出电 流减小而减小，波形如图2所示。 PWM_QR Mode PFM Mode Standby Mode PFM_QR Mode PFM Mode Standby Mode IOUT(A) FSW(kHz) Vcs(mV) IOUT(A)0 0 170 500 QR Mode QR Mode 图2. 工作频率、VCS和负载关系 4. 电流检测和前沿消隐电流检测和前沿消隐 PN8580提供逐周期电流检测功能。芯片通过 CS引脚的电阻检测功率管电流，CC模式设置点和 最大输出功率都通过调整CS引脚上的电阻实现。 功率管开通瞬间会产生尖峰电压， 内部前沿消隐电 路可防止误触而不需要额外的RC滤波电路。 深圳市骊微电子芯朋微一级代理 PN8580 Chipown 无锡芯朋微电子股份有限公司 Rev.1.0 7 / 11 5. 可编程线缆补偿功能可编程线缆补偿功能 线缆补偿模块通过FB引脚输出一路补偿电 流，流入分压电阻，如图3所示，改变电压反馈值， 可以使输出线损压降得到补偿。 当负载从满载减小 到空载时，线损压降也同样减小。PN8580通过设 置FB电阻的阻值可以调整线补偿的幅度。调整幅 度公式如下： V RRI V V cable O cable 5 . 2 ) 1/2( （4） 由于受到芯片采样位置和系统其他器件的影 响，实际线补偿幅度小于理论计算值，但是趋势不 会改变。 图3. 线补电流 6. 基准负温度补偿基准负温度补偿 如图3所示，FB采样电压为 S AUX OFB NRR NR KVVKV )21( 2 , （5） 其中V随着温度上升而变小，K为定值。 PN8580的VREF_CV电压基准采用负温度补偿技 术，常温下，VREF_CV电压基准为2.5V；芯片温度上 升时，VREF_CV电压基准值随着温度上升而变小， 可以使V随着温度上升而变小得到补偿，让输出 电压Vo在全温度范围内恒定，提高了恒压输出精 度。 7. 准谐振模式准谐振模式 PN8580包含一个独特的准谐振开关电路。 在CV工作状态下，这个电路检测每一个谐振周 期的谷底位置， 让芯片每个开关周期都在谷底导 通。这个独特的电路可以减少系统的开关损耗。 同时， 准谐振模式可以让芯片的开关频率在不同 的开关周期之间轻微的变化，提高EMI的裕量。 图4. 准谐振模式 8. 保护控制保护控制 PN8580含有丰富的保护功能，包括：逐周期过 流保护、过压保护、过温保护、开环保护、输出短 路保护、CS电阻开/短路保护、VDD欠压锁定保护 功能，并且这些保护具有自恢复模式。 深圳市骊微电子芯朋微一级代理 PN8580 Chipown 无锡芯朋微电子股份有限公司 Rev.1.0 8 / 11 典型应用电路典型应用电路 外围参数选择参考外围参数选择参考 为了获得更佳的 PN8580 系统性能，请务必遵守以下规则： 1. VDD 电容 EC1 应放置在距离 VDD 引脚和 GND 引脚最近的地方。 深圳市骊微电子芯朋微一级代理 PN8580 Chipown 无锡芯朋微电子股份有限公司 Rev.1.0 9 / 11 封装信息封装信息 SOP8 封装外形及尺寸封装外形及尺寸 尺寸尺寸 符号符号 最小最小 (mm) 正常正常 (mm) 最大最大 (mm) 尺寸 符号 尺寸 符号 最小最小 (mm) 正常正常 (mm) 最大最大 (mm) A 1.75 D 4.80 4.90 5.00 A1 0.10 0.225 E 5.80 6.00 6.20 A2 1.30 1.40 1.50 E1 3.80 3.90 4.00 A3 0.60 0.65 0.70 e 1.27BSC b 0.39 0.47 h 0.25 0.50 b1 0.38 0.41 0.44 L 0.50 0.80 c 0.20 0.24 L1 1.05BSC c1 0.19 0.20 0.21 0 8 表层丝印表层丝印 封装封装 PN8580 YWWXXXXX SOP8 备注：Y：年份代码； WW：周代码； XXXXX：内部代码 备注: 1. 此制图可以不经通知进行调整； 2. 器件本体尺寸不含模具飞边； 深圳市骊微电子芯朋微一级代理 PN8580 Chipown 无锡芯朋微电子股份有限公司 Rev.1.0 10 / 11 编带及卷轴信息编带及卷轴信息 SOP8 Package A (mm) T (mm) T1 (mm) H (mm) C (mm) D (mm) d (mm) A0 (mm) B0 (mm) K0 (mm) 330 1.0 3 +1/-0 12.4 +1/-0 100 0.5 12.00 +0.5/-0.2 17.70 0.40 2.00 +0.5/-0.2 6.60 0.1 5.2 0.1 1.9 0.1 W (mm) F (mm) E1 (mm) P0 (mm) P1 (mm) P2 (mm) D0 (mm) D1 (mm) Pin 1 Quadrant 12.00 0.1 5.50 0.1 1.75 0.10 4.00 0.10 8.0 0.1 2.0 0.1 1.5 +0.1/-0 1.55 0.05 UL 备注： 1. 此制图可以不经通知进行调整； 2. 所有尺寸是毫米公制的标称值； 3. 此制图并非按严格比例，且仅供参考。客户可联系芯朋销售代表获得更多细节； 4. 此处举例仅供参考。 深圳市骊微电子芯朋微一级代理 PN8580 Chipown 无锡芯朋微电子股份有限公司 Rev.1.0 11 / 11 重要声明重要声明 无锡芯朋微电子股份有限公司保留更改规格的权利，恕不另行通知。无锡芯朋微电子股份有限公司对任 何将其产品用于特殊目的的行为不承担任何责任，无锡芯朋微电子股份有限公司没有为用于特定目的产 品提供使用和应用支持的义务。无锡芯朋微电子股份有限公司不会转让其专利许可以及任何其他的相关 许可权利。 深圳市骊微电子芯朋微一级代理