【应用】单端电流模式PWM控制器ISL6721A在电子秤电源控制芯片上的应用

时间： 2019-02-20 来源：Renesas

电子秤由于使用简单、功能齐全、计量准确、快速，在生产和生活中应用越来越广泛。其主要原理通过压力传感器将重量变化成电压信号，经过放大、模数转换，通过MCU计算后转化成对应的重量值，显示在面板上。系统结构如下图所示：

图1 电子秤系统结构

对于电子秤的AC-DC这部分电源，RENESAS（瑞萨）公司推荐使用单端电流模式PWM控制器 ISL6721、ISL6721A（注：ISL6721A与ISL6721区别在于UVLO、UV功能阈值不同），该芯片可以提供150W功率等级以下最佳的性价比。不但具有完备的峰值电流控制功能（包括斜坡补偿、前沿抑制、软起动），而且提供各种所需的系统保护功能：过压、过流、过热、欠压、欠流，仅需外接几个分立器件即可实现。

图2 ISL6721A管脚与封装

下面以一款采用ISL6721A设计的反激变换器为例（该方案由瑞萨推荐），说明ISL6721A应用中的要点。原理图简述如下：反激变换器次级侧双绕组输出，1路输出3.3V和1.8V提供给负载；另一路输出提供给ISL6721A，作为其供电电源。R24,C18,CR8组成有源钳位电路，抑制功率管Q1在关断的瞬间产生的电压尖峰；反馈电路采用”TL431(U3)可调稳压器+光耦U2”的进行设计。在实际的电子秤的AC-DC电路中，前级是桥式整流电路将220V交流变成直流，后级再加一个反激变换器降压，整流部分电路在此不做讨论。

图3 采用ISL6721A单端电流模式PWM控制器设计的双路输出反激变换器

ISL6721A单端电流模式PWM控制器在应用中的要点：

1. 供电电源设计：由于芯片在工作之前，次级绕组无输出，无法提供电压，所以必须设计电路使得芯片能正常启动。由原理图所示，由于VR1击穿，Q3导通，母线电压通过R1、R2、Q3、D2向电容C11充电，当芯片获得足够高电压后开始工作。芯片工作后，辅助绕组通过Q2、R25、D1组成的调节器，经过D1向C11提供电压，以保证芯片工作时的稳定。

2. 振荡电路设计：ISL6721A可以提供高达1MHZ的PWM输出频率，其主要是由RTCT管脚外接电阻和电容决定。上图所示，RT电阻为R10，CT电容为C8，根据它们的乘积值来改变PWM输出频率，计算公式如下：

3. 过流、过压、欠压保护：上图中R4为过流取样电阻，该电阻的电压经过R3、C4低通滤波后接入ISL6721A的ISENSE管脚，实现过流保护功能；输出过压保护取样辅助绕组电压，通过电阻R8、R9分压后接入OV管脚实现；输入欠压保护取样母线电压，通过R5、R7分压后接入UV管脚实现。

ISL6721A单端电流模式PWM控制器自带1%精度的内部参考电源，给反馈电路和振荡电路提供稳定精确的电压，提高了系统的稳定性；内部集成的可达1A输出能力的栅极驱动器，简化了系统设计，同时降低了器件成本；采用峰值电流控制模式，提高了系统的响应速度，同时也避免了因为电流突变而带来的EMI干扰。

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