GS61001高耐压70V降压型芯片

48V电池供电系统降压开关电源芯片芯片数据手册1.特点宽电压输入电压范围:25V至75V外接元件少，无需外围补偿网络能达到稳定工作保护功能：过热保护短路保护外接一个电容可设置工作频率（10KHz-100KHz）UVLO欠压锁定功能：Vcc引脚端的开启电压6.5VVcc引脚端的关闭电压3.5VUVLO迟滞电压为3V无需外接启动电阻内置高压功率管可外部扩展高压功率管应用于输出大电流合外接一个小功率电阻可控制峰值电流逐周限流控制封装形式：DIP-8和SO-82.描述GS61001是一款48V电池供电降压DC-DC电源管理芯片，内部集成准电源、振荡器、误差放大器、过热保护、限流保护、短路保护等功能，非常适合高压60V以上合应用。GS61001应用在电动车48V控制器系统中，能直接替代LM317、LM7815或电阻降压线性稳压器，具有高效率，高可靠性等特性，能大大降低整体控制器的温度，使整个系统能够更可靠工作。3.应用领电动摩托车控制器电动自行车控制器高压模拟/数字系统工业控制系统电信48V电源系统以太网POE便携式移动设备逆变器系统GS61001TEL:[phone]web:描述1VinPower芯片高压电源输入端（25V-75V），供内部高压电路、驱动电路及功率管部分，外接一个低频滤波电容和高频0.1uF旁路电容能减少输入纹波电压和降低芯片输入端的高频噪声。2VccPower芯片低压部分工作电源，供内部低压电路，振荡器及运算放大器、比较器等，该引脚内部有个大约60K启动电阻到Vin端，同时在FB端和Vcc端内建了一个二极管，该脚工作电压来自FB引脚即Buck降压器的电压输出端，需外接一个1uF/25V电容。3CTI外接电容，设置振荡器工作频率范围10KHz-100KHz，频率f=(37.5x106)/CT(单位为pF)。4GNDGND芯片的端。5ADJI输出电压调节端，内部误差放大器准电压为1.2V,外接两个分压电阻对输出电压设定，输出电压Vout=（1+R1/R2）*1.2V，R1为上拉到FB引脚的电阻，R2为下拉到GND的电阻。6FBI输出电压反馈输入端，要求的反馈电压需≥5V。7OUTO芯片功率晶体管输出端，需外接到电感和续流二极管端。8IPKI峰值电流设置端，该脚需通过一个电阻到Vin端，用于检测输出功率管输出电流大小，一旦输出电流超过设定值IPK=0.7/Rsense*72，芯片将降低PWM占空比使输出电流限流在设定的最大值。GS61001GS6100148V电池供电系统降压开关电源芯片TEL:0755-27668758/29469758web:                                            5.结构框图FBVin误差放大器逻辑控制OSC振荡器CTOUTIPK0.7V比较器VccUVLOR3ADJ限流输出VREF=1.2V比较器GND60K18742365 图5‐1. 结构框图  6.典应用电路 图6‐1. 典应用电路图 GS6100148V电池供电系统降压开关电源芯片TEL:0755-27668758/29469758web:电气特性7.1极限参数无另外说明，在TA=25℃条件下符号参数名称测试条件最小最大单位Vin高压电源输入端Vin引脚相对GND的电压-0.380VVcc低压电源输入端Vcc引脚相对GND的电压-0.330VOUT功率管输出端OUT引脚相对GND的电压-0.380VCT振荡器电容输入端CT引脚相对GND的电压-0.330VADJ输出电压调节端ADJ引脚相对GND的电压-0.330VFB反馈输入端FB引脚相对GND的电压-0.330VIPK输出峰值电流IPK引脚相对GND的电压-0.380VTA环境温度--4585℃Tstr储存温度--65125℃TL焊接温度T=10S-300℃注：超出所列的极限参数可能导致芯片内部永久性损，在极限的条件长时间运行会影响芯片的可靠性。GS6100148V电池供电系统降压开关电源芯片TEL:0755-27668758/29469758web:典参数无另外说明，在TA=25℃,Vin=48V符号参数名称测试条件最小典最大单位Vin高压电源Vin端输入电压2075VVcc低压电源Vcc端输入电压-1530VIcc静态电流(PWM工作)Vin=48V,Fs=75KHz,外接输出电感及1N4148续流二极管-710mAFosc振荡频率Vin=48V,CT=470pF607590KHzVADJ反馈准电压Vin=30V1.11.21.3VIPKmax最大输出限流IPK=0.7/Rsense*72500mAD(max)最大输出占空比-75%UVLO（ON）UVLO开启电压-66.57VUVLO（OFF）UVLO关闭电压-33.54VUVLO（Hyst）UVLO迟滞电压-3VVce(sat)功率管饱和压降IOUT=500mA-23VIOUT=100mA-11.5VTj(shut)过热关断温度-125℃GS6100148V电池供电系统降压开关电源芯片TEL:0755-27668758/29469758web:引脚端对放置一个低频大容值滤波电容和一个高频小容值旁路电容将减少输入纹波电压和降低芯片输入端的高频噪声，低频滤波电容可据输入纹波电压要求进行选择，一般输入纹波电压要求需小于500mV，确定输入纹波电流和电容的ESR，可选取合适的电容参数,高频旁路电容可选用0.1uF陶瓷电容，布板时尽可能靠近芯片引脚Vin输入端。8.2Vcc储能电容需求Vcc引脚端（2脚）对放置一个1uF电容，主要用于启动时对Vcc引脚进行储能充电和正常工作时稳定Vcc引脚的工作电压，同时该电容对输出短路保护有一定的作用，当输出短路时，Vcc引脚将失电，芯片进入UVLO模式，该电容的大小将影响当输出短路时芯片间隙去开启功率管的时间，电容越大间隙的时间越长，功率管发热越小，反之功率管发热将增大。8.3启动过程当外部输入电压输入到Vin引脚（1脚）时，Vin引脚将通过内部60K电阻对Vcc引脚（2脚）的外接电容开始充电，此时芯片将在低静态电流工作模式大概消耗100uA的工作电流，内部仅UVLO电路在工作，其他振荡器及PWM模都处于关闭状态，稳压器的输出电压为零，当Vcc引脚上的电容电压充电到6.5V以上时，芯片开始正常工作，开启振荡器、PWM模及反馈处理电路，输出电压稳压输出，同时输出电压通过FB反馈引脚（6脚）的内部二极管到Vcc引脚（2脚）提供Vcc工作电源，启动过程结束。8.4振荡器CT电容的开关频率计算仅需一个外接电容可设置PWM工作频率，内部采用恒流源对CT电容进行充放电如图8.4a，电容上充电电压的上限值为2.5V,电容上放电电压的下限值为0.5V,灌电流的恒流源内部提供大概100uA左右的电流对CT电容进行充电，拉电流的恒流源内部提供大概300uA左右的电流对CT电容进行放电，近似的工作频率和电容之间关系由公式f=(37.5x106)/CT确定(该公式的电容单位为pF)，如CT=470pF的电容，对应的PWM工作频率大概为79.8KHz。图8.4a振荡器CT充放电原理框图8.5输出峰值限流芯片的输出峰值电流限流大小可通过设置Vin引脚端（2脚）到IPK引脚端(8脚)的电阻值大小，IPK引脚用于检测输出功率管输出电流的大小，峰值电路与该采样电阻的关系式是IPK=0.7/Rsense*72，一旦输出电流超过IPK设定值，芯片将降低PWM占空比使输出电流限流在设定的最大值。34CT2GNDCTVcc双门限比较器100uA300uAOn/OffOn/OffGS6100148V电池供电系统降压开关电源芯片TEL:0755-27668758/29469758web:输出短路保护当输出短路时，将工作在最大峰值电流限流输出，同时Vcc引脚（2脚）的电压将会失电由于反馈电压FB引脚不能再为Vcc引脚提供电源，芯片大约5mA的静态工作电流很快泄放掉Vcc引脚上电容的电压，当Vcc引脚的电压低于3.5V以下时，芯片将彻底关闭PWM输出，同时Vin引脚（1脚）内部的启动电阻60K重新对Vcc引脚的电容开始充电，当Vcc引脚的电压高于6.5V，芯片重新开启PWM，如果输出一直处于短路状态，芯片将间隙去开启功率管，此时芯片将处于限流和短路保护模式。8.7输出电感有两种工作模式分连续工作模式和不连续工作模式，电感的取值将影响降压器的工作模式，在轻载时工作在不连续工作模式，同时电感值会影响到电感电流的纹波，电感的选取可据下式公式：L=IrippleFsVinVoutVinVout..)(式中Vin是输入电压，Vout是输出电压，Fs是PWM工作频率，Iripple是电感中电流纹波的峰峰值，通常选择Iripple不超过最大输出电流的30%。8.8续流二极管续流二极管主要用于开关管关断时为电感电流提供一个回路，这个二极管的开关速度和正向压降直接影响DC-DC的效率，采用肖特二极管具有快速的开关速度和低的正向导通压降，能给降压器提供好的性能。如果应用在输出电流小于100mA的合，低成本的开关二极管1N4148同样能被应用在系统中。8.9输出电容输出电容Co用来对输出电压进行滤波，使DC-DC降压器输出比较平稳的直流电提供给负载，选取该电容时尽可能选取低ESR的电容，选取电容值的大小主要由输出电压的纹波要求决定，可由下式公式确定：ΔVo=ΔIL（ESR+CoFs..81）式中ΔVo是输出电压纹波，ΔIL是电感电流纹波，Fs是PWM工作频率，ESR是输出电容等效串联电阻。8.10输出电压调节端（ADJ）设置的输出电压由ADJ引脚上的两个分压电阻进行设定，内部误差放大器准电压为1.2V，如图8.10.a所示，输出电压Vout=（1+R1/R2）*1.2V，如需设置输出电压到15V，可设定R1为56K，R2为4.7K，输出电压Vout=（1+56/4.7）*1.2V=15.49V。FB误差放大器R1R2ADJVREF=1.2V比较器OSC56图8.10a输出电压调整电路GS6100148V电池供电系统降压开关电源芯片TEL:0755-27668758/29469758web::