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FSD3773CA 是一款为低成本开关电源系统提供高性价比的方案

发布时间： 2021-01-26

FSD3773CA是一款应用于离线式小功率AC/DC开关电源的高性能原边反馈控制器，为低成本开关电源系统提供高性价比的解决方案，可提供高精度的CC/CV 控制，适用于充电器、适配器和内置电源等应用。在恒压CV模式，采用PFM与PWM多技术提高效率并消除音频噪音，使得系统满足6级能效标准，可调输出线补偿功能使系统获得更好的负载调整率；在恒流CC模式，输出电流和功率可以通过CS电阻进行调节。

FSD3773CA提供全面保护：欠压闭锁（UVLO）， VDD过压保护（VDD OVP），逐周期过流保护（OCP），短路保护（SLP），管脚浮空保护，VDD过压钳位等保护。

 内置800V功率BJT

 高效率的PFM/PWM原边反馈（PSR）控制

 音频噪声去除功能

 ±4％的CC和CV调整率

 优化的动态响应

 低待机功耗

 CV模式下的可编程线缆压降补偿（CDC）

 内置线电压和负载恒流补偿

 脉冲前沿消隐(LEB)

 保护功能：负载短路保护(SLP) 逐周期电流限制前沿消隐（LEB）管脚浮空保护VDD过压/欠压/钳位保护

 SOP7封装

 手机电池充电器

 AC/DC电源适配器

注 1. 以上“最大额定值”列出的应力可能会对设备造成永久性损坏。在这些或任何其他超出规格操作部分所示的条件下，器件的功能操作并不是可靠的的。长时间暴露在最大额定值条件下仍可能影响器件的可靠性。

注 2. 设备不能保证在其操作条件之外运行。

注3. 设计保证值。

FSD3773CA是一种高性能、多模式、高度集成的原边反馈调节(PSR)控制器。

IC内置高精度的CV/CC控制，具备多种高可靠性的保护功能，适用于离线小功率电源变换器应用。

系统启动

操作在IC开始工作之前，它仅消耗启动电流（通常为 3uA），这允许使用大值启动电阻来最小化功率损耗，流经启动电阻器的电流从高电压直流母线给VDD保持电容器充电。当VDD达到 14.5V（典型值）的VDD_ON 启动电压时，FSD3773CA开始工作，IC工作电流增加到0.8mA（典型值）。在变压器的辅助绕组给VDD提供电压之前，由电容继续提供VDD电压，直到辅助绕组提供VDD电压，系统进入正常工作状态。

当FSD3773CA进入低频的FM（Frequency Modulation）模式，工作电流通常会降低到0.5mA，这有助于降低待机功耗。

PSR 恒压调制(PSR-CVM)

原边反馈调制，是在变压器能量转移到次级绕组时，通过检测辅助绕组上电压来控制输出电压。图2为FSD3773CA在恒压(CV)模式下的FB信号、CV采样信号、去磁（DEM）信号和准谐振触发信号的波形时序。在CV采样过程结束后，内部的采样&保持（S&H）电路捕获电压误差信号并经过误差放大器（EA）进行放大，放大的误差信号被送到准谐振原边控制恒压模块（QR-CVM）实现恒压控制。PSR-CVM模块根据负载大小情况在检测到FB电压谐振到谷底时刻开启新的PWM周期。EA的内部参考电压调整到2V且具有高精度。

在CV采样过程中，内部可变电流源产生一个恒定电流流出FB引脚，用于输出线缆压降补偿（CDC）。相应的，在FB信号中对应于变压器退磁过程阶段会出现一个突起的台阶，如图2所示。图2同时表达了“去磁”方程：方程式中的VO和VF是输出电压和二极管正向电压; R1和R2是从辅助绕组连接到FB脚的电阻分压器，Ns和Na分别是次级绕组和辅助绕组。

当系统进入过载状态时，输出电压下降，FB采样电压相应低于2V内部基准，使系统自动进入CC模式。

PSR 恒流调制(PSR-CCM)

FB引脚上的时序信息和CS引脚上的电流信息可以准确调节副边电流。控制规律表明，随着CV调节功率的增加和CC调节的逼近，初级峰值电流为Ipp （max），如图 3 所示。

参照上面的图3，初级峰值电流IPP，变压器匝数比，次级退磁时间（TDEM）和开关周期（TSW）确定副边平均输出电流IOUT。忽略漏感效应，平均输出电流的方程如图3所示。当平均输出电流IOUT达到原边恒流调制器（PSR-CCM）模块中的调节基准时，IC工作在脉冲频率调制（PFM）模式，以在任何等于或低于电压调节的输出电压下控制输出电流只要辅助绕组能保持VDD高于VDD_OFF关断阈值即可。

在FSD3773CA中，恒流CC模式下的TDEM和TSW之间的比率是1/2。所以平均输出电流可以表示为：

N-----变压器初级绕组与次级绕组的匝数比；RCS----IC E 脚对GND之间的电流采样电阻。

多种模式的恒压控制

为了满足平均系统效率和空载功耗的严格要求，FSD3773CA采用了调频（FM）和幅度调制（AM）混合，如图4所示。在满载的情况下，系统以FM模式运行。在正常轻负载条件下，IC工作在FM+AM模式，以实现出色的调节和高效率。当系统接近零负载时，IC再次进入FM模式工作，以降低待机功耗。这样，空载损耗会小于75mW 。

CV 模式下的可编程线缆压降补偿

在智能手机充电器应用中，电池总是通过数据线连接到适配器，这可能使得充电器输出在电池上的电压降低百分之几的电压降。在FSD3773CA中，通过内部电流源（由CDC模块调制，如图 5 所示）流入电阻分压器，在FB引脚产生一个偏置电压。电流大小与开关周期成正比，与输出功率Pout成反比。因此，线缆损耗造成的损失可以得到补偿。随着负载从满负载下降到零负载，FB引脚的偏置电压将会增加。通过调整R1和R2的电阻（如图所示），可以编程线缆压降损耗补偿。最高补偿的百分比由下式给出