SP9741开关电源集成电路测试方法和应用介绍

1、一、概述SP9741是使用PWM方式的二通道开关电源调整控制器。两个通道的线路可独立地同时应用于 直流对直流的递升、递降、和反向转换开关电源中。集成电路SP9741采用S0P16封装，具体的指标参数，可参见其产品样本。本文谨就SP9741的工作原理和具体应用，拟文进行介绍。为叙述方便，现将SP9741产品样本中的“原理框图”、“引出端说明”和“时序曲线”摘录如下: 原理框图：（图1）引出端说明：（表1）Pin No.Pin n ame功能Fun ction9741 Block diagram1CTExternal timing capacitor外部定时电容41.S012RTExternal

2、timing resistor外部定时电阻3NON1Positive in put for error amplifier 1放大器1正输入端4INV1Negative in put for error amplifier 1放大器1负输入端5FB1Error amplifier 1 output误差放大器1输出6DT1Output 1 dead time/soft start sett ing输出1死区时间/软启动设定7OUT1Output 1输出18GNDGround地9VccPower supply电源供电10OUT2Output 2输出211DT2Output 2 dead time/

3、soft start sett ing输出2死区时间/软启动 设定12FB2Error amplifier 2 output误差放大器2输出13INV2Negative in put for error amplifier 2放大器2负输入端14NON2Positive in put for error amplifier 2放大器2正输入端15SCPTime latch sett ing定时锁存器设定16VrefReferenee voltage output（ 2.5V）参考电压输出从原理框图和引出端说明可见，SP9741内部具有两个独立的 PWM方式的开关调整控制通道，其相应的误差放大器

4、和 PWM控制的输入输出端子分别是N0N1、INV1、FBI、DT1、0UT1和N0N2、20INV2、FB2、DT2、0UT2。为叙述简单，下文中若不列出通道号者， 是对两个通道的泛指，即两个通道是一致的。同时，SP9741 内部共用了基准电压（Vref），三角波振荡器（Ct、Rt）以及内置的保护电路单元（SCP、UVLO ）。从原理框图和时序曲线可见，SP9741两路相同的PWM控制电路，均接受集成电路内部SCP（ Timelatch setting ）和UVLO过压保护电路的控制：从 SP9741原理框图可见，两个通道的FB输出共同作用于比较器 SCP Comp而比较器 SCP Comp

5、的输出又直接控制 Time latch setting 电路。时序曲线：（图2）FWM OTTCMiJator ompL*IIjL_ruQulpi/ w-avifafrn1 T MV 呻 SCP wavstorm linrljI II弧辭ev2 53V.,/7 goat 冋尙SP9741应用电路（单路）电原理图20020919SP 9741组成开关电源电路的应用电路介绍（一 ）（图3）VCCC24 7uVREFR530KNON134C81 uR630Kl|C=3C54 701312R7470Step-D ownRT1 0R31KD15822VREF104R44 70HJCDr0CT220PRD

6、130KVREFVCCNON2USP97 41CTINV2RTFB2NON1OUT2INV1OUT1FB1C2 TD NSDGCSI?3"1025C3104.4710KT1A1012应用原理电路（一）RD230KL14 7uHNON1Ou t 1= 5VR130K*R210KC1为图面相对清晰、叙述简单，图3的应用原理电路（一）仅列出单路降压（递降Step-down ）方式的开关电源实用电路；而该典型电路，完全可以推广到双路的应用之中。开关电源工作频率的确定和相应的频率补偿：开关电源的工作频率，由SP9741三角波振荡器的振荡频率Fosc决定、取决于外接的定忙电容.Ct和定时电阻Rt

7、的数值。一般的应用中，可取Ct=220P、Rt=10K，相应的振荡频率在400KHZ左右SP9741 S.S01 误差放大器反相输入端INV和输出端FB之间，加入了误差放大器的相位补偿RC电路。在不-同的工作频率下，其相位补偿RC参数可适当加以调整。开关电源电路元件参数的计算：由于误差放大器的输入电压范围限制在 0.3V1.6V 之间，一般反相输入端 INV 由 Vref（ 2.50V ） 基准电压端通过电阻（ R5、 R6 ）分压器设置在 0.5Vref=1.25V 电位上。误差放大器的同相输入端 NON接入由开关电源输出电压端的电阻分压器（ R1、R2）检出的输 出电压反馈信号。通过误差放

8、大器的放大， 其调整信号经过集成电路内部的 PWM 比较器和三角波信号进行比较， 在 OUT 输出可控制占空比的 PWM 波，从而达到控制开关电源输出电压的效果。开关电源输出电压的设计值，取决于 SP9741 内部的基准电压 Vref 和外部电阻 R1、 R2，R5、 R6 的分压比；其计算公式和示范计算结果如下：Vout1 =Vref（R6/（R5+R6）（R1+R2）/R2）=2.50V （ 30K/（30K+30K） ）（ （30K+10K）/10K ）=2.50V （ 0.5）（ 4）=5.0V考虑到 SP9741 基准电压 Vref 的负载能力，接入 Vref 电路的电阻总值不宜过小

9、。 集成电路功能端的功能和常规接法：SP9741的DT端，一般有两种接法：DT简单地直接接地 （如DT2）和DT预置偏压和电容 （如DT1 ）；两种接法都可以正常工作。改变 DT 端的电压和电容，可以影响开关电源的死区时间和软启动特性。由于两个通道的 FB 端子均参与了 SCP Comp 比较器的控制，所以独立测试和应用其中任意一个 通道的先决条件是，另外一个通道的 FB 在“高电平”状态；否则，被测试和应用的通道将无法正常 工作，见应用原理电路（一） 。SCP端（Pin-15）在应用电路中，一般用0.471uF的电容器接地。在上电瞬间和电路实施保护的瞬间， SCP 端子并联的电容器，可延迟保

10、护功能的发生，维持开关电源的正常运行。可以根据保护延迟时间的实际要求，适当决定该电容器的容量；或者在SCP端预置偏压。开关电源输出保护的过程和结果描述：一旦输出电压由于过载、短路等原因跌落，引起相应的NON 端电位低于 INV 端电位（ INV 端电位由 Vref 而稳定）一个比较大的数值时， OUT 端输出的波形有趋向完全截止的阶段；此时， SCP 端将会有一个高电平脉冲周期出现，电路经过延迟即进入“保护锁存”状态：OUT 端呈现不再变化的截止状态高电平， DT 端（不直接接地时）同时突变到高电平。DT 端（ DT1 和 DT2 同步）在保护状态下输出高电平的特性，需要时可以作为“进入保护状

11、态” 的信号加以利用。该“保护锁存”过程是一个不可逆过程，除了切除电源电压、再重新上电复位（Reset）之外，无法自动恢复。若需要完全撤消 SCP保护功能，可将 SCP端子直接接地来实现。 开关电源外部电路元件的选择要点：由于开关电源的工作频率已经进入中频范围，外部的电感电容元件的体积就可以相对地减小， 有利于应用设备的小型化。同时，由于电磁感应也相对地增加，所以在布局上应该按高频设备的要求 处理。外接功率三极管（PNP）和肖特基二极管，要求采用高频开关管，以减少开关损耗。应用电路图 中的元件参数， 是在工作频率 400KHz 、输出电压 5.0V 时的典型数值。 工作频率或输出电压设计改变

12、时，可按照常规的开关电源元件参数设计，加以调整。三、 SP 9741组成开关电源电路的应用电路介绍（二）SP 9741 组成开关电源电路的应用中，升压方式是经常需要的。下面的应用原理电路图（图4），通道一设计成降压方式、通道二设计成升压方式，可提供用户参考。+9CS.1uCV12 T D1TD PCSR202FNON2RINV2FB2NON1INV1VREF470R2012KR1011 KR102470Step-D ownT101A1012R203470L247uH*D25822Step-U pOUT 2L147uH*OUT1N ON 1D15822C3 *R330K*R410K降压方式（通道

13、一）开关电源部分的参数设计，已经在上文介绍。升压方式（通道二）开关电卩叱氏如Ci（BA9743AFV/BA9744 FV） 源输出电压的计算，类似于降压方式；按上图输出标称值电压12V、输出电压端取样电阻分压器的数SP9741.S01 值，可计算其输出单元的设计值（注意图3和图4中元件序号的不一致）：Vout2 =Vref( R21/(R21+R22)( (R6+R7)/R7)=2.50V ( 30K/(30K+30K)( (86K+10K)/10K)=2.50V( 0.5)( 9.6) =12.0V以上的输出单元设计计算值12.0V，是分压电阻 R6采用精密电阻、电阻值 86K ;若使用普通电阻，可采用标称值 82K和标称值3.9K的电阻串联而成。当要求精确的输出电压数值时，上述参与计 算的分压电阻均应采用精密电阻。当然，精密电阻的误差和基准电压本身的偏差都需要考虑进去。上述应用原理电路的供电电压采用 9V，是考虑到降压方式的输出