IRS27951：240WAC－DC电源解决方案

    IR公司的IRS27951/2是自振荡半桥驱动器，特别适用于LLC谐振DC-DC转换器应用。器件提供过流保护，每路工作频率最高为500kHz，可编程软起动时间和频率以及死区时间,主要应用在LCD和PDP TV，电信和PC开关电源，家庭音频系统。

    IRS2795（1/2）是一款用于DC-DC谐振转换器的自振荡半桥驱动器IC，特别适用于LLC谐振半桥转换器。通过采用两个外部元件，使其频率和死区时间可以进行外部编程。该IC采用低边MOSFET的通态电阻提供过电流保护。通过外部的CT/SD引脚将电压下拉使其低于使能电压阈值，该IC即可以停止工作。


图1 IRS27951/2方框图

图2 IRS27951/2典型应用电路图

IRS27951/2主要特性

•简单的初级控制解决方案，用于固定和可变频率的DC-DC谐振变换器

•每通道最大500kHz的输出，占空比为50％

•自举工作通道浮动电压最高可达600V

•可编程最小和最大开关频率

•可编程软启动频率和软启动时间

•可编程死区时间

•微功率启动和超低静态电流

•采用低边MOSFET Rds（on）的过流保护

•用户启动的微功耗“睡眠模式”

•欠压闭锁

•设计简单，元件数量少

•无铅

IRS27951/2应用

• LCD和PDP电视

•电讯开关电源，电脑开关电源

•家庭音响系统

图3 IRS27951评估板电路图

图4 IRS27951评估板PCB布局图(顶层)

    IRS27951评估板

    用于IRAC27951SR-240W评估板该具有IRS27951谐振半桥控制器和IR11682双通道同步整流控制器。该评估板包括一个前端AC-DC整流级，并与一个具有24V输出电压轨的半桥谐振DCDC转换器级联。前端是一个常规的带有整流桥和EMI滤波器的整流器级。

    下行转换器是一个多谐振半桥LLC转换器，其由IRS27951（U1）控制器HVIC控制。该控制器驱动两个半桥MOSFET，有死区时间并且有50％的固定占空比，可根据反馈信号来改变频率，以针对负载和输入电压的变化来调节输出电压。如前所述，除了电流保护，所有控制谐振转换器设计所需的关键功能，可以使用其8引脚控制器IC进行外部编程。

    在这个参考设计中，IRS27951是自我供电。在上电和给VCC电容（CDC2和CVcc1）充电时，启动电阻Rstart1~Rstart3为IRS27951提供启动电流。一旦Vcc电压超过Vccuv+阈值，IRS27951开始工作并且电源变压器的辅助绕组给IC提供偏置。当24V负载从0A~10A变化时，辅助绕组的电压可能会有很大变化，因此，采用一个线性稳压器（包括 DZ4，Rvcc和Q2）将VCC保持在14.5V。

    变压器采用磁集成法，在变压器上集成了谐振系列和并联电感。变压器次级绕组的配置选择是中心抽头式。反馈回路是一个经典配置，采用了TL431（U3）来调整光耦TLP621（U2）的电流。光耦晶体管通过调整控制器IC引脚上RT的电流来调节开关频率，从而实现输出电压的调节。

    次级整流由同步整流控制器IR11682和两个PQFN功率MOSFET来实现。每个输出脚使用一个IRFH5006和一个60V MOSFET（导通电阻典型值3.5mohm）。使用同步整流大大降低了传导功率损耗。10A的连续输出电流不需要散热片。采用高度集成的双通道SmartRectifierTM控制器IR11682，也节省了PCB的面积。

    同步整流电路连接在低边配置中。所以，IR11682可直接驱动两个SR MOSFET。一个RCD电路添加到IR11682 VD的感应输入上，用以提供前沿滤波器和关断延迟补偿。

    通过一个简单的线性稳压器Q1（一般NPN晶体管）和齐纳二极管Dz2（12V）将R11682 偏置到24V。此外，第二个齐纳二极管Dz3（9.1V）是用来防止输出电压很低时同步整流电路被激活。当输出电压接近18V时，IR11682将开始运作。