在電子設(shè)備不斷追求高性能與低功耗的當(dāng)下,電源管理芯片扮演著至關(guān)重要的角色。WS7205作為一款高集成度、低成本的PWM功率開關(guān)控制芯片,憑借其卓越的性能與豐富的功能,在非隔離型降壓及升降壓系統(tǒng)中脫穎而出,廣泛應(yīng)用于智能照明輔助電源、線性電源替代等領(lǐng)域,為電源管理領(lǐng)域帶來了全新的解決方案。
WS7205將500V高壓MOS控制器與高壓功率MOS集成于一體,大幅降低了成本并節(jié)省了PCB空間。其采用電流模式PWM控制方式,通過反饋采樣輸出電壓,實(shí)現(xiàn)了高精度的輸出,即使在最少元器件的情況下也能保持出色的性能。
(一)超低工作電流
WS7205的靜態(tài)工作電流低至160μA,這一特性不僅提高了效率,還降低了對VDD電容容值的要求。在正常情況下,僅需0.2~1μF的陶瓷電容即可滿足要求,極大地簡化了電路設(shè)計(jì)。
(二)軟啟動(dòng)功能
該芯片內(nèi)置了約4ms的軟啟動(dòng)功能。在上電過程中,內(nèi)置的OCP閾值緩慢上升,直至達(dá)到穩(wěn)定值,從而實(shí)現(xiàn)了電感電流峰值在上電過程中的緩慢上升。這一設(shè)計(jì)有效避免了上電瞬間的電流沖擊,保護(hù)了電路元件。
(三)振蕩器及頻率抖動(dòng)功能
為了提高系統(tǒng)的EMI性能,WS7205的開關(guān)工作頻率會在一個(gè)中心頻率附近來回變化,變化幅度為±5%,中心頻率為31kHz。實(shí)際的系統(tǒng)開關(guān)頻率則由負(fù)載條件及系統(tǒng)輸出電壓與VDD電壓的比較而決定,此開關(guān)頻率會處于跳周期狀態(tài),進(jìn)一步優(yōu)化了系統(tǒng)的電磁兼容性。
(四)輸出電壓采樣控制
WS7205能夠逐周期檢測系統(tǒng)輸出電壓,并與VDD電壓進(jìn)行比較,以精確調(diào)制系統(tǒng)輸出電壓。如果輸出電壓大于VDD電壓,則本周期的開關(guān)信號被屏蔽,高壓功率管不開啟;反之,如果輸出電壓小于VDD電壓,則本周期PWM信號正常開啟功率管,確保輸出電壓的穩(wěn)定性。
(五)峰值電流限制
通過外部CS電阻可調(diào)OCP,WS7205的設(shè)計(jì)十分靈活。內(nèi)部電路會將采樣電阻的電壓VCS與參考電壓VOCP比較,當(dāng)VCS大于VOCP電壓時(shí),比較器輸出關(guān)斷信號,本周期功率管處于關(guān)斷狀態(tài),從而有效保護(hù)電路免受過流損害。
(六)前沿消隱時(shí)間
WS7205內(nèi)置了比較器前沿消隱時(shí)間,在功率管開啟的前600ns之內(nèi),逐周期峰值電流比較器輸出被屏蔽,功率管不能被關(guān)斷。這一功能有效避免了功率管在開啟瞬間因電流尖峰而誤觸發(fā)保護(hù)機(jī)制。
(七)線電壓補(bǔ)償功能
內(nèi)置的線電壓補(bǔ)償功能使WS7205能夠在不同的輸入線電壓下,保持系統(tǒng)輸出的電流過載點(diǎn)的一致性。這一特性對于應(yīng)對輸入電壓波動(dòng)具有重要意義,確保了電源在各種工況下的穩(wěn)定輸出。
(八)過載保護(hù)及輸出短路保護(hù)
WS7205能夠檢測到系統(tǒng)處于過載或者輸出短路狀態(tài)。若此錯(cuò)誤狀態(tài)持續(xù)128ms,則會觸發(fā)內(nèi)置的保護(hù)機(jī)制,芯片進(jìn)入自動(dòng)重啟保護(hù)模式。這一功能有效保護(hù)了電源系統(tǒng)免受過載和短路的損害,提高了系統(tǒng)的可靠性。
(九)過溫保護(hù)功能
當(dāng)IC的溫度達(dá)到過溫保護(hù)閾值150℃時(shí),IC將被關(guān)斷并進(jìn)入保護(hù)模式。這一功能確保了芯片在高溫環(huán)境下能夠安全工作,延長了芯片的使用壽命。
(十)自動(dòng)重啟保護(hù)功能
當(dāng)WS7205檢測到OTP(過溫保護(hù))或者OLP(過載保護(hù))發(fā)生時(shí),IC進(jìn)入自動(dòng)重啟及VDD電壓振蕩模式,高壓功率MOS處于關(guān)斷狀態(tài)。VDD引腳的外接電容上的電壓會周期性地在UVLO_OFF與UVLO_ON之間上升和下降,同時(shí)內(nèi)置的計(jì)數(shù)器會記錄VDD電壓變化的周期數(shù)。當(dāng)此振蕩的周期數(shù)達(dá)到256次時(shí),IC將被重置并再次重啟。重啟后,WS7205繼續(xù)檢測是否有錯(cuò)誤發(fā)生,若有錯(cuò)誤則繼續(xù)執(zhí)行上述過程,若無則回到正常工作狀態(tài)。
(十一)高壓MOS軟驅(qū)動(dòng)功能
WS7205內(nèi)置了高壓MOS軟驅(qū)動(dòng)電路,優(yōu)化了EMI性能,降低了開關(guān)噪聲,進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的電磁兼容性。
WS7205的電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下:
從框圖中可以看出,WS7205集成了高壓MOSFET、PWM控制器、電流采樣與保護(hù)電路、振蕩器與頻率抖動(dòng)電路、軟啟動(dòng)電路、過溫保護(hù)電路以及自動(dòng)重啟電路等多個(gè)功能模塊。這些模塊協(xié)同工作,確保了芯片在各種工況下的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。
WS7205提供了TO92及SOT23-3兩種封裝形式,其引腳定義如下表所示:
器件標(biāo)識方面,WS7205NP為產(chǎn)品代碼,其中:
A:產(chǎn)品編碼
X:內(nèi)部代碼
BCY:內(nèi)部品質(zhì)管控代碼
YMX:D/C
7205:產(chǎn)品代碼
X:產(chǎn)品編碼
YM:生產(chǎn)日期
XX:內(nèi)部品質(zhì)管控代碼
WS7205在智能照明輔助電源、線性電源或RCC方案替代等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。以下是一個(gè)典型的智能照明輔助電源應(yīng)用電路圖:
在該應(yīng)用中,WS7205通過其集成的高壓MOSFET和PWM控制器,實(shí)現(xiàn)了對輸入電壓的高效轉(zhuǎn)換和精確控制。其內(nèi)置的軟啟動(dòng)功能、頻率抖動(dòng)功能以及多種保護(hù)機(jī)制,確保了電源在啟動(dòng)、運(yùn)行和異常狀態(tài)下的穩(wěn)定性和可靠性。此外,WS7205的低工作電流特性使其在待機(jī)模式下也能保持極低的功耗,滿足了現(xiàn)代智能照明系統(tǒng)對節(jié)能和高效的要求。
總結(jié)
WS7205憑借其高集成度、低功耗、高精度以及豐富的保護(hù)功能,在非隔離型降壓及升降壓系統(tǒng)中展現(xiàn)了卓越的性能。其廣泛應(yīng)用于智能照明輔助電源、線性電源替代等領(lǐng)域,為電源管理領(lǐng)域帶來了全新的解決方案。對于追求高效能、高可靠性和低成本的電源設(shè)計(jì)工程師而言,WS7205無疑是一個(gè)理想的選擇。