XN1358 (Innuovo)
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XN1358开关电源转换器集成电路
概述
XN1358 开关电源转换器集成电路
XN1358 是一款开关电源转换器芯片,其内部集成
了一颗高集成度、高性能的电流模式 PWM 控制器
和一颗功率 MOSFET。它适用于小于 27W 的开关
电源设备。
为了降低待机功耗,满足更高的绿色环保标准,芯
片提供了脉冲模式(Burst Mode)功能、极低的启
动电流和工作电流。脉冲模式即在轻载或者无负载
情况下,XN1358 可以线性地降低芯片的开关频率,
因此减少开关的损耗;同时通过优化设计,XN1358
具有极低的启动电流和工作电流,不仅有利于启动
电路设计,而且启动电路中可以使用大阻值的启动
电阻,以降低功耗,提高功率转换效率。
XN1358 内置的同步斜坡补偿电路,防止 PWM
制器在高占空比工作时候可能产生的谐波振荡。
XN1358 在电流采样输入引脚端内置了前沿消隐功
能,能有效去除电流反馈信号中的毛刺。有助于减
少外部元器件数量,降低系统的整体成本。
XN1358 提供了多种全面的可恢复保护模式,其中
包括:逐周期电流限制保护(OCP、过载保护
OLP)、VDD 电压的过压嵌位、以及低压关闭
UVLO)。其中,为了更好的保护内置高压功
MOSFET 功率管,栅极驱动输出电压被嵌位
18V
XN1358图腾柱栅极驱动输出端使用了频率抖
动技术和软开关控制技术,可以很好的改善开关
电源系统的EMI性能。通过优化设计,当芯片的
工作频率低于20KHz的情况下,音频能量可以降低
到最小值。因此,音频噪声性能可以获得很大的改
善。
XN1358芯片可以作为线性电源或者RCC模式电源
的最佳替代产品,从而提高开关电源系统的整体性
能,并有效地降低系统成本。
XN1358 提供 8-Pin DIP8 封装。
特点
„ Burst Mode 功能
„ 低启动电流(4uA
„ 低工作电流(1.4mA
„ 内置前沿消隐
„ 内置同步斜坡补偿
„ 电流模式工作
„ 外部可编程的 PWM 开关频率
„ 逐周期电流限制保护OCP
„ VDD 过压嵌位保护
„ 低电压关闭功能(UVLO
„ 栅驱动输出电压嵌位(18V
„ 频率抖动功能
„ 恒定输出功率限制
„ 过载保护(OLP
„ 工作时不产生音频噪声
„ 内置高压 power MOSFET
应用
通用的开关电源设备以及离线 AC/DC 反激式电源
转换器:
„ 电源适配器
„ 机顶盒电源
„ 开放式开关电源
„ 电池充电器
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典型应用图
XN1358开关电源转换器集成电路
引脚定义与器件标识
XN1358 提供了 8-Pin DIP8 封装,顶层如下图所示:
X: D = DIP8
Y: Year Code (0-9)
WW: Week Code (1-52)
P: P = Pb-free package
V: 内部版本号 (可选 1-9)
订购信息
封装形式
8-Pin DIP8, Pb-free
芯片表面标识
XN1358DP
采购器件名称
XN1358DP
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引脚功能说明
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引脚名
SENSE
VDD
GND
RI
FB
NC
DRIAN
引脚号
1
2
3
4
5
6
7/8
引脚类型
功能说明
电流监测
电源
频率设定
反馈输入
空引脚
内置功率
管的漏极
电流监测反馈输入引脚。用于判断是否达到限流值。
电源。
地。
内部振荡频率设定引脚。RI GND 之间所接的电阻决定芯片
的工作频率。
反馈输入引脚。其输入电平值与1脚的电流监测值共同确定
PWM 控制信号的占空比。如果 FB 端的输入电压大于某个设定
的阈值电压,则内部的保护电路会自动关断 PWM 输出。
悬空引脚。
内置功率管的漏极,与变压器的原边相连。
电路内部结构框图
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极限参数
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符号(symbol)
参数(parameter
极限值
单位(unit
Drain
voltage(off-state)
内置功率管漏极电压
-0.3~600
V
VDD
DC 供电电压
30 V
VFB FB 引脚输入电压
-0.3~7
V
VSENSE
SENSE 引脚输入电压
-0.3~7
V
VRI RI 引脚输入电压
-0.3~7
V
TJ 工作结温
-20~150
TSTG
保存温度
-40~150
VCV VDD 嵌位电压
34 V
ICC
VDD DC 嵌位电流
10
mA
注意:超过上表中规定的极限参数会导致器件永久损坏。不推荐将该器件工作在以上极限条件,工作在极限条件以上,可能
会影响器件的可靠性。
推荐工作条件
符号(symbol)
VDD
RI
TA
ESD 参数
参数(parameter
VDD 供电电压
RI 电阻值
操作温度
值(value
10~30
100
-20~85
单位(unit
V
Kohm
符号(symbol)
VESD-HBM
VESD-MM
参数(parameter
人体模型
机器模型
值(value
3
150
单位(unit
KV
V
电气特性参数
Supply Voltage (VDD)
symbol
parameter
VDD_OP
Operation voltage
UVLO_ON Turn on threshold Voltage
UVLO_OFF Turn-off threshold Voltage
Test condition
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Min Typ Max Unit
30 V
7.5 8.5 9.5 V
13.5 14.3 15.5 V
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I_VDD_ST Start up current
VDD=13V,RI=100K
4 20 uA
I_VDD_OP Operation Current
VDD_Clamp VDD Zener Clamp Voltage
VDD=16V,RI=100K,VFB=3V
IVDD=10mA
1.4 2.4 mA
33 V
Feedback Input Section
VFB_Open
VFB Open Loop Voltage
IFB_Short
FB Pin Short Current
VTH_PL
Power limiting FB Threshold
TD_PL
Power limiting Debounce
ZFB_IN
Input Impedance
Max_Duty
Maximum duty cycle
FB Shorted to GND
4.5 4.9 5.5 V
0.8 mA
3.65 V
47 ms
6 k
75 %
Current Sense Section
TLEB
Leading edge Blanking Time
330 ns
Zsense
TD_OC
TTH_OC
Input impedance
OCP control delay
OCP threshold
FB3V
40 k
120 ns
0.70 0.75 0.80 V
Oscillator Section
Fosc Frequency
Oscillation
@RI=100K,CS=0,FB=3V
60 65 70 khz
Fosc_BM
Burst mode frequency
Oscillation
@RI=100K,CS=0,FB=1.1V
22
khz
f_temp
Frequency variation versus
TEMP = -20 to 85
temp. Deviation
5%
f_VDD
Frequency variation versus
VDD = 12 to 25V
VDD
5%
V_RI_Open RI open Load Voltage
2V
RI_range
50 100 150 k
Mosfet Section
BVdss
MOSFET
Drain-Source
breakdown voltage
600 V
Static Drain to Source on
Ron
resistance
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典型特征参数
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UVLO(ON) vs Temperature
8.80
8.75
8.70
8.65
8.60
8.55
-25
5 35 65 95
Temperature()
125
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
IVDD vs VDD
10 20
VDD(V)
30
I_Vdd vs Gate load
5
4
3
2
1
0
0 500 1000 1500 2000
load(pF)
50KHz
65KHz
100KHz
UVLO(OFF) vs Temperature
14.05
14.00
13.95
13.90
13.85
13.80
-25
5 35 65 95
Temperature()
125
IVDD_startup vs VDD
20
15
10
5
0
0 2 4 6 8 10 12 14
VDD(V)
Fosc vs Temperature
65.5
65.0
64.5
64.0
63.5
63.0
62.5
62.0
-25
5 35 65 95
T emp erat ure()
125
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功能描述
XN1358 是一款开关电源转换器芯片,其内部集成
了一颗高集成度、高性能的电流模式 PWM 控制器
和一颗功率 MOSFET。其适用于电源适配器等中小
功率(小于 27W)的开关电源设备。极低的启动电
流与工作电流、以及轻载或者无负载情况下的 burst
mode 功能,都能有效的降低开关电源系统的待机
功耗,提高功率转换效率。内置的同步斜坡补偿、
反馈引脚的前沿消隐等功能不仅能减少开关电源
系统的元器件数目,还增加了系统的稳定性,避免
谐波振荡的产生。XN1358 还提供了多种全面的可
恢复保护模式。主要特点功能描述如下。
启动电流和启动控制
XN1358 的启动电流设计得很小(4uA),因此 VDD
能很快充电上升到脱离 UVLO 的域值电压以上,器
件可以实现快速启动。大阻值的启动电阻可以被用
来减少功耗,并且在应用中可以简化启动电路的设
计,实现可靠的启动。对于一个典型的通用的
AC/DC 电 源 适 配 器 设 计 ( 输 入 电 压 范 围
90VAC-264VAC),一个 2M0.125W 启动电阻可
以和一个 VDD 电容一起提供快速和低功耗的启动
设计方案。
工作电流
XN1358 具有很低的的工作电流(1.4mA)。低工作
电流,以及 burst mode 控制电路可以有效地提高开
关电源的转换效率;并且可以降低对 VDD 保持电
容的要求。
脉冲模式(Burst Mode
在无负载或者轻负载的情况下,开关电源中的大部
分功耗来自于 MOSFET 的开关损耗、变压器的磁
心损耗、以及缓冲电路的损耗。功耗的大小与一定
时间内 MOSFET 的开关次数成正比。减少开关次
数也就减少了功耗,节约了能源。
XN1358 内置的 Burst Mode 功能,可以根据负载情
况自动调节开关模式。当系统处于无负载或者轻/
中负载下,FB 端的输入电压会处于脉冲模式(Burst
Mode)的阈值电压之下。根据这个判断依据,器件
进入脉冲模式控制。栅极驱动输出端只有在 VDD
电压低于预先设定的电平值,并且 FB 输入端被激
活的情况下才会有输出。其他情况下,栅极驱动输
出保持长关的状态以减少功耗,从而尽可能地减少
待机功耗。高频开关的特性也减少了工作时的音频
噪声。
振荡器
RI GND 之间的电阻值决定了电流源对内部的电
容的充放电时间,从而确定了 PWM 的核心振荡频
率。RI 和开关频率之间的关系根据以下公式决定:
(通常的工作情况下,RI Kohm 的级别)
FOSC
=
6500
RI(Kohm)
(Khz)
电流检测和前沿消隐
XN1358 内部具有逐周电流限制(Cycle-by-Cycle
Current Limiting)功能。开关电流通过检测电阻输
入到 SENSE 引脚。引脚内部的前沿消隐电路可以
消除 MOSFET 开启瞬间由于 snubber 二极管反向恢
复造成的感应电压毛刺,因此 SENSE 输入端的外
RC 滤波电路可以省去。限流比较器在消隐期间
被禁止而无法关断内置功率 MOSFETPWM 占空
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比由电流检测端的电压和 FB 输入端的电压决定。 地保护了内置高压功率 MOSFET 开关管。
内部同步斜坡补偿
保护控制
PWM 产生过程中,内置的斜坡补偿电路可以在电
流检测输入端的电压基础上叠加斜坡电压。这极大
地增强了 CCM 下闭环的稳定性,避免了谐波振荡,
减少了输出纹波电压。
栅极驱动
太弱的栅驱动强度会导致过大的开关损失,而太强
的驱动会产生过大的 EMIXN1358 通过内建图腾
柱栅极驱动电路的优化设计,实现了输出强度和死
区时间控制两者之间的良好折中。从而可以更容易
的设计出理想的低待机损耗和 EMI 系统。XN1358
还在栅极驱动输出端内置了 18V 的嵌位电路,有效
XN1358 提供了全面的保护特性,系统可以获得最
高可靠性。其中包括逐周期限流保护(OCP),过
载保护(OLP),片上 VDD 过压嵌位以及低压关断
UVLO)。
XN1358 内置的 OCP 保护电路可以有效地检测
PWM 控制信号的占空比。
在输出过载的情况下,FB 输入电压超过功率限制
阈值大于 TD_PL 时,控制电路将关断 MOSFET
出。当 VDD 低于 UVLO 门限电压时器件重启。
VDD 高于阈值时将嵌位。当 VDD 低于 UVLO 门限
的时候,MOSFET 被关断,器件随后进入上电启动
程序。
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