双绕组原边反馈控制芯片——FSD3773CH
发布时间： 2021-06-26
FSD3773CH是一款高性能PSR充电器的双绕组控制芯片，省去变压器的辅助绕组，集成电流采样电阻，优化系统成本。通过检测变压器原边的电流和电压实现恒流和恒压功能，内置环路稳定性补偿，可以省略TL431、光电耦合器以及辅助绕组供电。FSD3773CH集成了多种保护功能，包括VCC钳位/欠压保护，FB电阻开短路保护，输出短路保护，过温保护等。
✪ 集成BJT，适用于5W以内功率段隔离方案；
✪ 双绕组变压器，集成采样电阻，优化系统成本；
✪ 内置AC线补偿和可编程输出线补偿；
✪ 高精度的恒压、恒流控制；
✪ 工作在断续模式，PFM和PWM配合工作；
✪ FB电阻开短路保护功能；
✪ 输出短路保护；
✪ 芯片过温保护；
✪ VCC过欠压保护；
✪ 封装形式：SOP-7；
✪ 输出功率：5W；
☼ 适配器/充电器：手机、蓝牙耳机、手电筒及其它 便携式设备
☼ LED驱动
☼ 线性电源和RCC开关电源升级换代
☼ 待机和辅助电源
双绕组典型应用
三绕组典型应用
注意：超过绝对最大额定值，可能对设备造成永久损坏。这些仅是极限参数，器件工作在这些或其它超过“推荐工作条件”的状态都不是被推荐的。长时间工作在绝对最大额定状态会影响器件可靠性。推荐工作范围是指在该范围内，器件功能正常，但并不完全保证满足个别性能指标。
除特殊注明外：VOUT = 5V, TA = 25°C
☘ 启动
芯片内置高压电流源，上电后启动电流对外部的 VCC储能电容充电，当VCC电压达到启动电压时，上电启动过程结束，芯片进入恒流模式工作。
☘ 恒流恒压特性
FSD3773CH具有高精度恒流恒压特性，如图所示：
为解决PSR满载恒流负载及马达类应用无法带载启动的尴尬问题，FSD3773CH通过将恒流曲线设计成外拐形式有效解决。
☘恒流控制，输出电流设置
FSD3773CH为实现高精度恒流恒压控制，要求电源系统工作于非CCM模式。芯片逐周期检测电感的峰值电流（通过电感电流和原边导通时间的对应关系来实现对峰值电），系统恒流工作时，输出电流与原边峰值电流之间的关系：
输出电压VO与VFB电压关系为：
其中VFB为FB脚电压，RFB1为FB上分压电阻，RFB2为FB下分压电阻。FSD3773CH的VFB内部设定典型值为2.23V，内置下分压电阻RFB2为10KΩ，假定VD约为0.5V，可得输出电压与FB脚电压简化关系为：
从简化结果可知，原副边匝比设定的情况下，输出电压仅与FB上分压电阻RFB1有关。
☘三绕组应用
恒压模式时，FSD3773CH通过分压电阻采样反激电压，电阻分压后得到的电压与内部基准比较形成闭环后，来恒定输出电压VO。
输出电压VO与VFB电压关系为：
其中VFB为FB脚电压，RFB1为FB上分压电阻，RFB2为FB下分压电阻。FSD3773CH的VFB内部设定典型值为2.23V， 内置下分压电阻RFB2为10KΩ，假定VD约为0.5V，可得输出电压与FB脚电压简化关系为：
从简化结果可知，辅助绕组与次边匝比设定的情况下，输出电压仅与FB上分压电阻RFB1有关。
☘工作频率设计
FSD3773CH的工作频率可根据输出负载和工作模式进行自我调节，芯片内部设定最大工作频率限制。为确保系统工作于较优状态，建议在设计系统时，满载工作频率设置在60KHz附近。由于系统最大工作频率限制，最大输出功率受电 感储能限制；系统进入恒功率模式。则对应的输出特性曲线如图所示：
备注：为确保系统工作稳定，恒流曲线仍满足外拐特性，建议理论计算的最大工作频率在70KHz以内，即：原边电感量LP不能设计得非常小。
☘保护功能
FSD3773CH集成了多种保护功能，包括VCC钳位/欠压保护，FB电阻开短路保护，输出短路保护，过温保护等。
在设计FSD3773CH系统时，需要遵循以下指南：
VCC旁路电容及启动电阻：VCC电容需承受几十KHZ频率大电流充放电，建议选择贴片电容或容值22μF及以上的高频电容为佳。PCB设计时，旁路足够的工作电流，启动电阻需选取1206封装2M阻值.
FB引脚：接到FB的分压电阻需选用1206封装，并靠近FB引脚，且FB引脚连接处面积不宜过大。为防止高频干扰影响系统稳定工作，建议FB对GND引脚并22pF~47pF的滤波电 容。
EMI改善处理：减小功率环路的面积，如变压器原边绕组、功率管、母线电容的环路面积，以及变压器副边绕组、输出电容、 整流二极管的环路面积，以减小EMI辐射。
变压器设计：由于芯片已固定 Ipk，故输出电流受变压器匝比影响， 建议变压器匝比设计值在12-14的范围。此时输出电流约1-1.15A之间。为了控制风险，芯片内部设计频率保护，当工作频率高于70K时，芯片进入保护状态，表现为无输出。建议将变压器频率设计控制在60Khz左右。
散热处理：芯片的C引脚连接内部三极管是芯片主要热量来源，在 PCB布线时，应该将C引脚外接的铜箔的面积尽可能地 加大并作镀锡处理以增大散热能力。因双绕组架构C脚为“静点”，故加大C引脚的铺铜对EMI影响很小。
失效风险：副边整流考虑实际生产，且建议上电前检查焊接情况，确保副边整流二极管焊接良好。
高低压距离：芯片的低压管脚对母线电容的正端和母线电容的地都是高压，在PCB设计时需要确保一定的安全距离，避免出现击穿放电现象。
SOP-7
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附三绕组方案：
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