DK912规格书

DK912——12W 原边反馈恒流、恒压电源芯片
功能描述
DK912 是一款原边反激式 AC-DC 开关电源控制芯片， 芯片集成了 700V 高压开关功率 管和初级峰值电流检测电路，芯片内还包含有原边反馈恒流、恒压控制及自供电电路， 并具有输出线缆补偿功能，芯片采用高集成度的 CMOS 电路设计，外围元件极少，变压 器设计简单，隔离输出电路的变压器只需要两个绕组。
产品特点
l l l l l l l l l 全电压输入 85V—265V。 内置 700V 高压开关功率管。 芯片内集成了高压恒流启动电路，无需外部加启动电阻。 专利的原边反馈控制算法，无需辅助绕组。 专利的自供电技术，无需外部绕组供电。 内置 PWM 振荡电路，并设有抖频功能，保证了良好的 EMC 特性。 ±2%恒压电压精度，±5%恒流精度。 过温、过流、过压以及短路保护。 4KV 防静电 ESD 测试。
应用领域
12W 以下 AC-DC 应用包括：电源适配器、LED 电源、电磁炉、空调、DVD 等小家电产 品。
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DK912——12W 原边反馈恒流、恒压电源芯片
封装与引脚定义（DIP8）
引脚
符号
功能描述 电流检测 引脚 ， 接法 1 ： IS 接 电 阻对地时 , 电 阻 值 RS 必须大于
1
IS
350mΩ，最大 Ip 电流为 Vlim/RS；接法 2：IS 脚直接接地，最大 Ip 电流固定为 666mA。 芯片地。 原边反馈引脚。 芯片的工作电源正端，外部对地接 10uF-47uF 电容。 芯片内部高压功率管的漏极引脚。
2 3 4 5,6,7,8
GND FB VDD OC
极限参数
供电电压 VDD ……………………………………………………………… 供电电流 VDD ……………………………………………………………… 引脚电压 功率管耐压 峰值电流 总耗散功率 工作温度 储存温度 焊接温度 ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… …………………………………………………………… ……………………………………………………………… -0.3V--8V 100mA -0.3V--730V 700mA 1000mW -55 ° C--+150 ° C +280 ° C/5S
…………………………………………………………… -0.3V--VDD+0.3V
……………………………………………………………… -25 ° C--+125 ° C
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电气参数
项目 VDD 工作电压 VDD 启动电压 VDD 重启电压 VDD 保护电压 VDD 工作电流 高压启动电流 启动时间 功率管耐压 功率管最大电流 IS 最大开通电压 IS 最小开通电压 恒压基准电压 工作频率 最小开通时间 开路保护电压 短路保护阀值 温度保护
测试条件 AC 输入 85V------265V AC 输入 85V------265V AC 输入 85V------265V AC 输入 85V------265V VDD=5V，Fb=2V AC 输入265V AC 输入 85V Ioc=1mA VDD=5V VDD=5V VDD=5V VDD=5V VDD=5V VDD=5V VDD=5V，测量FB电压 VDD=5V，测量FB电压 VDD=5V
最小 典型 最大 单位 4 4.5 3.3 6 4.7 4.7 3.6 6.2 6 5 3.9 6.5 40 0.5 500 700 700 360 80 2.45 16k 500 3.7 1.3 120 130 140 400 100 2.5 440 120 2.55 65k V V V V mA mA mS V mA mV mV V hz ns V V °C
工作原理
峰值电流和最大输出功率
IS 引脚对地电阻 RIS 为电流取样电阻，用于设定整个开关电源系统的最大输出功率， 根据公式 VIN * TON = LP * I P ，为保证输出足够大的功率，在低压 VIN =100V 时，开通时间
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最大为 8us，并结合输出功率计算公式 Po max = 率，可得 I P = 1 Lp * Ip max 2 * Fs max*η ，η 为系统效 2
2* Po max 2* Po max ，而 LP = 2 。 VIN * TON * Fs max*η I P * Fs max*η
上电启动
芯片内置高压启动电流源；上电后启动电流对外部的 VDD 储能电容充电，当 VDD 电 压达到 5.0V 的时候，上电启动过程结束，芯片进入软启动阶段。
软启动
1 上电启动后的 4ms, 芯片工作在 16khz, 峰值电流为 * Ip max ；上电启动延时 1ms 2 后，开始检测 FB 电压。
FB 检测
反激阶段，输出电压通过初级或者辅助级绕组耦合关系映射到 FB 引脚；芯片通过 检测 FB 口电压间接检测并稳定输出电压或者输出电流；芯片在检测到 FB>0.7v 后，判 定为反激开始；为防止误检测到漏感电压，芯片在反激延时 2us 后开始采样 FB 电压。 采样后的 FB 电压和内部 2.5v 电压基准做误差放大， 误差放大器的输出控制初级峰值电 流 Ip ，调节输出电压和输出电流。
恒流模式
当负载超过最大输出功率时，输出电压减小，FB 电压小于 2.5v，芯片工作在恒流模 1 式。输出电流 Io ≈ * Ip max* N 。随着负载的增大，输出电压降低， Fs 减小。 4
恒压模式
参照文章后半部分的典型应用图： 双绕组恒压应用： VOUT ≈ 次级整流二极管电压） ；
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2.5v * Ns RFB 2 *(1 + ) ? Vd（参考典型双绕组恒压应用， Vd 为 Np RFB1

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三绕组恒压应用： VOUT ≈ 2.5v * Ns RFB 2 *(1 + ) ? Vd （参考典型三绕组恒压应用） NA RFB1
当负载小于最大输出功率时，芯片工作在恒压模式。芯片根据负载动态调节峰值电 流和工作频率；重载时，工作频率固定为 65khz , 芯片工作在 PWM 。当负载减小时，Ip 减小；当负载进入到轻载时，工作频率会由 65khz 线性减小到 20khz ，芯片工作在 PFM ; 当负载更轻或者待机时，为减少待机功耗，芯片工作在间歇模式。
自供电
芯片使用了专利的自供电技术， 控制VDD的电压在4.7V左右， 提供芯片本身的电流消 耗，无需外部辅助绕组提供。
线缆补偿
内置线缆补偿电路，减小不同负载时由于线缆阻抗产生的输出电压误差。线补电流 Icomp随负载增加而增大，最大为12uA，对于三绕组应用线补电压为 2* NS * I COMP * RFB2 。 NP NS * I COMP * RFB2 ， NA
对于两绕组应用线补电压为 2*
电源异常
因外部的某种异常引起的VDD电压高于6.2V 时，芯片进入VDD过压保护。
FB 口检测异常保护
次级开路时， Vor 电压会不断升高;当芯片检测到 FB 电压超出 3.7v， 进入异常保护。 FB 电阻断路保护：上电时，芯片检测到 FB 电阻断路，进入异常保护。
功率管过压保护
为防止功率管过压，当芯片检测到功率管端电压超过 600v 时, 进入功率管过压保 护。
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DK912——12W 原边反馈恒流、恒压电源芯片 短路保护：
为防止次级短路，芯片采样检测到 FB 电压低于 1.3v 并且持续时间超过 8ms，进入 短路保护。
过温保护：
任何时候检测到芯片温度超过 130℃，立即启动过温保护，停止输出脉冲，直到过 温状况解除。
典型应用一：两绕组 5V2A
元器件清单 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 电感 瓷片电容
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元件名称 保险丝 整流二极管 二极管
规格/型号 F1A/AC250V 1N4007 FR107 SR540 10uF/400V 10uF/16V 1000uF/10V 470uF/10V 1mH/EMI 10uH/2.5A 2A103J
位号 F1 D1~D4 D5 D6 C1,C2 C3 C5 C6 L1 L2 C4
数量 1 4 1 1 2 1 1 1 1 1 1
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备注
电解电容
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12 13 14 15 16 17 18 19 20 变压器设计： 1、参数确定 变压器设计时，需要先确定电路参数如下：输入电压范围：AC 85V~265V，输出电 压及电流：DC5V/2A，最大开关频率 60khz，最大占空比 50%。 2、磁心的选择 先 计 算 出 电 源 的 输 入 功 率 P=Pout/ η ( η 指 开 关 电 源 的 效 率 ， 设 为 0.75) ， 而 Pout=Vout*Iout=5V*2A=10W，即 Pin=10W/0.75=13.3W，可用 EE19 磁心，Ae=23mm2。 3、确定变压器的匝比 变压器的反激电压 Vor 设定为取值在 60V～120V 之间， 一般建议 Vor 取 80V， 因此： N= 80V Vor = ≈ 15 。 Vout 5.5V 2* Po max 2*10W = ≈ 560mA ， VIN * TON * Fs max*η 100V *8us *60 K *0.75 IC 变压器 色环电阻 Y电容102 DNI 150K 47 0.56/0.5W 250K 8K DK912 EE19 C7 C8 R1 R2 Rs RFB2 RFB1 U1 T1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 精度1% 精度1% 精度1% 精度1% 精度1%
4、计算 Rs 电阻： 如前所述 I P = 根据 Ip max =
400mv => Rs ≈ 0.6ohm ， 实测修正为 Rs ≈ 0.56ohm 正好输出 10W。 Rs + 0.1 1 2 5、计算电感：由 Pin = L * I P * Fs 得 2 2* Po max 2*10W L= 2 = ≈ 1.4mH I P * Fs max*η 0.56 A2 *60 K *0.75 电感取 1.4mH。 6、计算原边匝数 N p ：由磁通链的两个公式 λ = N P * Ae * B 及 λ = L * I P 得 NP = L * IP B * Ae
变压器的设计时最大磁感应强度不能大于 0.4T，(铁氧体的饱和磁感应强度一般为 0.4T 左右)，由于单端反激电路工作在 B-H 的第一象限，磁心又存在剩磁 Br 约为 0.1T，
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所以最大的工作磁通 Bmax 最大只有 0.4T-0.1T=0.3T。Bmax 最大不能超过 0.3T，公式中 取值 0.25T；EE19 磁心的中柱截面积为 Ae=23mm2 N P7 = L * I P 1.4mH *560mA ≈ 136 匝 = B * Ae 0.25T * 23mm 2
为是次级圈数为整数，取初级圈数取为 135 匝。 7、计算副边匝数 NS N s = N p /N=135/15=9 匝 8、变压器的漏感 由于变压器不是理想器件，在制造过程中一定会存在漏感，漏感会影响到产品的稳 定及安全，所以要减小漏感，三明治绕线方式可以减小漏感，需要同时兼顾 EMI 的要 求。 其他设计注意事项 1、功率器件是需要散热的，芯片的主要热量来自功率管，功率管与引脚 OC 相连接， 所以在 PCB 布线时， 应该将 OC 引脚外接的铜箔的面积加大并作镀锡处理以增大散热能 力。 2、芯片的 OC 引脚是芯片的高压部份，最高电压可达到 600V 以上，所以在线路布置上 要与低压部份保证 1.5mm 以上的安全距离，以避免电路出现击穿放电现象。 3、芯片的自供电电路是工作在高频，过长及过细的引线将会引起芯片的工作异常，所 以芯片的 第 4 引脚的外接 VDD 电容要尽量的靠近芯片并加大引线的面积。
典型应用二：三绕组 5V2A
元器件清单
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序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 变压器设计： 1、参数确定 变压器设计时，需要先确定电路参数如下：输入电压范围：AC 85V~265V，输出电 压及电流：DC5V/2A，最大开关频率 60khz，最大占空比 50%。 2、磁心的选择 先 计 算 出 电 源 的 输 入 功 率 P=Pout/ η ( η 指 开 关 电 源 的 效 率 ， 设 为 0.75) ， 而 Pout=Vout*Iout=5V*2A=10W，即 Pin=10W/0.75=13.3W，可用 EE19 磁心，Ae=23mm2。 3、确定变压器的匝比 变压器的反激电压 Vor 设定为取值在 60V～120V 之间， 一般建议 Vor 取 80V， 因此： N= 80V Vor = ≈ 15 。 Vout 5.5V 2* Po max 2*10 = ≈ 560mA ， VIN * TON * Fs max*η 100*8us *60 K *0.75
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元件名称 保险丝 整流二极管 二极管
规格/型号 F1A/AC250V 1N4007 1N4007 SR540 10uF/400V 10uF/16V 1000uF/16V 470uF/16V 1mH/EMI 10uH/2.5A 2A103J Y电容102 瓷片电容 150K 47
位号 F1 D1~D4 D5 D6 C1,C2 C4 C5 C6 L1 L2 C3 C7 C8 R1 R2 Rs RFB2 RFB1 U1 T1
数量 1 4 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
备注
电解电容
电感
瓷片电容
精度1% 精度1% 精度1% 精度1% 精度1%
色环电阻
0.56/0.5W 10K 8.2K
IC 变压器
DK912 EE19
4、计算 Rs 电阻： 如前所述 I P =
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400mv => Rs ≈ 0.6ohm ， 实测修正为 Rs ≈ 0.56ohm 正好输出 10W。 Rs + 0.1 1 2 5、计算电感：由 Pin = L * I P * Fs 得 2 2* Po max 2*10 L= 2 = ≈ 1.4mH 2 I P * Fs max*η 0.56 *60 K *0.75 根据 Ip max = 电感取 1.4mH。 7、计算原边匝数 N p ：由磁通链的两个公式 λ = N P * Ae * B 及 λ = L * I P 得 NP = L * IP B * Ae
变压器的设计时最大磁感应强度不能大于 0.4T，(铁氧体的饱和磁感应强度一般为 0.4T 左右)，由于单端反激电路工作在 B-H 的第一象限，磁心又存在剩磁 Br 约为 0.1T， 所以最大的工作磁通 Bmax 最大只有 0.4T-0.1T=0.3T。Bmax 最大不能超过 0.3T，公式中 取值 0.25T；EE19 磁心的中柱截面积为 Ae=23mm2 N P7 = L * I P 1.4mH *560mA = ≈ 136 匝 B * Ae 0.25T * 23mm 2
为是次级圈数为整数，取初级圈数取为 135 匝。 7、计算副边匝数 N s 和辅助绕组匝数 N s = N p /N=135/15=9 匝 辅助绕组匝数与次级一致，并且绕制变压器时贴近次级绕组。 8、变压器的漏感 由于变压器不是理想器件，在制造过程中一定会存在漏感，漏感会影响到产品的稳 定及安全，所以要减小漏感，三明治绕线方式可以减小漏感，需要同时兼顾 EMI 的要 求。 其他设计注意事项 1、功率器件是需要散热的，芯片的主要热量来自功率管，功率管与引脚 OC 相连 接， 所以在 PCB 布线时， 应该将 OC 引脚外接的铜箔的面积加大并作镀锡处理以增大散 热能力。 2、芯片的 OC 引脚是芯片的高压部份，最高电压可达到 600V 以上，所以在线路布 置上要与低压部份保证 1.5mm 以上的安全距离，以避免电路出现击穿放电现象。 3、芯片的自供电电路是工作在高频，过长及过细的引线将会引起芯片的工作异常， 所以芯片的 第 4 引脚的外接 VDD 电容要尽量的靠近芯片并加大引线的面积。
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封装尺寸
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