开关电源控制芯片M51995及其应用
(仅供参考)开关电源控制芯片M51995及其应用
腾柱电路，可以直接驱动 MOSFET。M51995A 不仅具有高频振荡和快速输出能力，而且具有快速响应的 电流限制功能。它的另一大特点是过流时采用断续方式工作。芯片的主要特征如下：
500kHz 工作频率； 输出电流达±2A，输出上升时间60μs，下降时间40μs； 起动电流小，典型值为90μA； 起动电压和关闭电压间压差大：起动电压为16V，关闭电压为10V； 改进图腾柱输出方法，穿透电流小； 过流保护采用断续方式工作； 用逐脉冲方法快速限制电流； 欠压、过压锁存电路。 2管脚排列及说明 管脚排列见图1。 各引脚定义如下： COLLECTOR：图腾柱输出集电极 Vout：图腾柱输出 EMITTER：图腾柱输出发射极 VF：VF 控制端 ON/OFF：工作使能端 OVP：过压保护端 DET：检测端
图 5PWM 比较和锁存
图 6PWM 比较和锁存部分各点波形
的状态在接下来的死区时间里被复位，所以电流限制电路在每个周期都可以起作用，被称为“逐脉冲电流限 制”。为了消除寄生电容引起的噪声电压的影响，需要使用 RC 组成的低通滤波器，如图7所示。
a)CLM＋的情况 图 7CLM＋/CLM－的连接
(b)CLM－的情况
F/B：电压反馈端 T－ON：计时电阻 ON 端 CF：计时电容端 T－OFF：计时电阻 OFF 端 CT：断续方式工作检测电容端 GND：芯片地 CLM－：负压过流检测端 CLM＋：正压过流检测端
Vcc：芯片供电端
图1M51995AP 管脚排列
图2M51995A 的原理框图
3工作原理 M51995A 的原理框图如图2所示。它主要由振荡器、反馈电压检测变换、PWM 比较、PWM 锁存、过
开关电源控制芯片M51995资料资料精
15
14 CT
13 T-OFF 12 CF 11 T-ON
Outline 20P2N-A
Connect the heat sink pin to GND.
RECOMMENDED OPERATING Cห้องสมุดไป่ตู้NDITIONS
Supply voltage range............................................12 to 36V Operating frequency.................................less than 500kHz Oscillator frequency setting resistance
MITSUBISHI (Dig./Ana. INTERFACE)
M51995AP/FP
DESCRIPTION
M51995A is the primary switching regulator controller which is especially designed to get the regulated DC voltage from AC power supply. This IC can directly drive the MOS-FET with fast rise and fast fall output pulse. Type M51995A has the functions of not only high frequency OSC and fast output drive but also current limit with fast response and high sensibility so the true "fast switching regulator" can be realized. It has another big feature of current protection to short and over current,owing to the integrated timer-type protection circuit,if few parts are added to the primary side. The M51995A is equivalent to the M51977 with externally resettable OVP(over voltage protection)circuit.
基于M51995A开关电源保护电路的设计
基于M51995A开关电源保护电路的设计作者：张健刘晓杰俞洋崔渊王云松季威志张正烨张文晔来源：《物联网技术》2016年第11期摘要：为了解决开关电源电路运行中的安全问题，基于M51995A电源芯片设计了开关电源的过压和过流保护电路。
通过实验仿真表明，保护电路在开关电源电路过压、过流等特殊情况下，能够起到有效的保护作用，该电路具有结构简单、可靠性高等优点。
关键词：开关电源；过压保护；过流保护；M51995A电源芯片中图分类号：TM13 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）11-0-020 引言随着时代的前进与社会的发展，开关电源已逐渐代替传统的铁心变压器电源。
开关电源的集成化与小型化正逐步成为发展趋势[1-3]，开关电源更是在计算机、通信、电器等领域得到广泛应用[4]。
但开关电源系统若无性能良好的保护电路便很容易导致仪器寿命的缩短甚至使仪器受到损坏。
由此可见，为了能够让开关电源在恶劣环境以及突发故障的情况下安全稳定的工作，保护电路的设计就显得尤为重要。
开关电源的基本结构框图如图1所示。
1 M51935AFP开关稳压芯片简介M51995A是一款开关电源初级PWM 控制芯片，专为AC/DC变换设计，芯片功能如表1所列。
它主要包括振荡器、PWM比较、反馈电压检测变换、PWM锁存、过压锁存、欠压锁存、断续工作电路、断续方式和振荡控制电路、驱动输出及内部基准电压等。
M51995A既具有快速输出和高频振荡能力，又具有快速响应的电流限制功能[5]。
此外，过流时采用断续方式工作可以有效保护二次电路。
该芯片的主要特征如下：（1）工作频率低于500 kHz；（2）输出电流能够达到±2 A；（3）输出上升时间为60 s，下降时间为40 s；（4）起动电流比较小，典型值为90 A；（5）起动电压为16 V，关闭电压为10 V；（6）起动电压和关闭电压的压差大；（7）过流保护采用断续方式工作；（7）用脉冲方法快速限制电流；（8）欠压、过压锁存电路。
最新开关电源控制芯片M51995及其应用
开关电源控制芯片M51995及其应用引言M51995A是一专门为AC/DC变换设计的离线式开关电源初级PWM控制芯片。
该芯片内置大容量图腾柱电路，可以直接驱动MOSFET。
M51995A不仅具有高频振荡和快速输出能力，而且具有快速响应的电流限制功能。
它的另一大特点是过流时采用断续方式工作。
芯片的主要特征如下：500kHz工作频率；输出电流达±2A，输出上升时间60μs，下降时间40μs；起动电流小，典型值为90μA；起动电压和关闭电压间压差大：起动电压为16V，关闭电压为10V；改进图腾柱输出方法，穿透电流小；过流保护采用断续方式工作；用逐脉冲方法快速限制电流；欠压、过压锁存电路。
2管脚排列及说明管脚排列见图1。
各引脚定义如下：COLLECTOR：图腾柱输出集电极Vout：图腾柱输出EMITTER：图腾柱输出发射极VF：VF控制端ON/OFF：工作使能端OVP：过压保护端DET：检测端F/B：电压反馈端T－ON：计时电阻ON端CF：计时电容端T－OFF：计时电阻OFF端CT：断续方式工作检测电容端GND：芯片地CLM－：负压过流检测端CLM＋：正压过流检测端图1M51995AP管脚排列图2M51995A的原理框图Vcc：芯片供电端3工作原理M51995A的原理框图如图2所示。
它主要由振荡器、反馈电压检测变换、PWM比较、PWM锁存、过压锁存、欠压锁存、断续工作电路、断续方式和振荡控制电路、驱动输出及内部基准电压等部分组成。
（1）振荡器振荡电路的等效电路如图3所示。
CF电压由于恒流源的充放电而呈三角波。
在正常工作时图3振荡器等效电路充电电流为I1=UT－on/Ron放电电流为I2=UT－off/Roff＋UT－on/16Ron振荡周期为T=(UOSCH－UOSCL)CF/(I1＋I2)其中（UOSCH－UOSCL）为三角波的峰峰值，UOSCH≈4.4V，UOSCL≈2.0V，UT－on≈4.5V，UT－Off≈3.5V。
开关电源控制芯片M51995
开关电源控制芯片M51995及其应用时间：2011-02-27 23:16:05 来源：西安交通大学电子物理所作者：陈军华,张锡赓,钱慰宗1引言M51995A是一专门为AC/DC变换设计的离线式开关电源初级PWM控制芯片。
该芯片内置大容量图腾柱电路，可以直接驱动MOSFET。
M51995A不仅具有高频振荡和快速输出能力，而且具有快速响应的电流限制功能。
它的另一大特点是过流时采用断续方式工作。
芯片的主要特征如下：500kHz工作频率；输出电流达±2A，输出上升时间60μs，下降时间40μs；起动电流小，典型值为90μA；起动电压和关闭电压间压差大：起动电压为16V，关闭电压为10V；改进图腾柱输出方法，穿透电流小；过流保护采用断续方式工作；用逐脉冲方法快速限制电流；欠压、过压锁存电路。
2管脚排列及说明管脚排列见图1。
各引脚定义如下：COLLECTOR：图腾柱输出集电极Vout：图腾柱输出EMITTER：图腾柱输出发射极VF：VF控制端ON/OFF：工作使能端OVP：过压保护端DET：检测端F/B：电压反馈端T－ON：计时电阻ON端CF：计时电容端T－OFF：计时电阻OFF端CT：断续方式工作检测电容端GND：芯片地CLM－：负压过流检测端CLM＋：正压过流检测端图1M51995AP管脚排列图2M51995A的原理框图Vcc：芯片供电端3工作原理M51995A的原理框图如图2所示。
它主要由振荡器、反馈电压检测变换、PWM比较、PWM锁存、过压锁存、欠压锁存、断续工作电路、断续方式和振荡控制电路、驱动输出及内部基准电压等部分组成。
（1）振荡器振荡电路的等效电路如图3所示。
CF电压由于恒流源的充放电而呈三角波。
在正常工作时图3振荡器等效电路充电电流为I1=UT－on/Ron放电电流为I2=UT－off/Roff＋UT－on/16Ron振荡周期为T=(UOSCH－UOSCL)CF/(I1＋I2)其中（UOSCH－UOSCL）为三角波的峰峰值，UOSCH≈4.4V，UOSCL≈2.0V，UT－on≈4.5V，UT－Off≈3.5V。
(整理)开关电源控制芯片M51995及其应用
引言M51995A是一专门为AC/DC变换设计的离线式开关电源初级PWM控制芯片。
该芯片内置大容量图腾柱电路，可以直接驱动MOSFET。
M51995A不仅具有高频振荡和快速输出能力，而且具有快速响应的电流限制功能。
它的另一大特点是过流时采用断续方式工作。
芯片的主要特征如下：500kHz工作频率；输出电流达±2A，输出上升时间60μs，下降时间40μs；起动电流小，典型值为90μA；起动电压和关闭电压间压差大：起动电压为16V，关闭电压为10V；改进图腾柱输出方法，穿透电流小；过流保护采用断续方式工作；用逐脉冲方法快速限制电流；欠压、过压锁存电路。
2管脚排列及说明管脚排列见图1。
各引脚定义如下：COLLECTOR：图腾柱输出集电极Vout：图腾柱输出EMITTER：图腾柱输出发射极VF：VF控制端ON/OFF：工作使能端OVP：过压保护端DET：检测端F/B：电压反馈端T－ON：计时电阻ON端CF：计时电容端T－OFF：计时电阻OFF端CT：断续方式工作检测电容端GND：芯片地CLM－：负压过流检测端CLM＋：正压过流检测端图1M51995AP管脚排列图2M51995A的原理框图Vcc：芯片供电端3工作原理M51995A的原理框图如图2所示。
它主要由振荡器、反馈电压检测变换、PWM比较、PWM锁存、过压锁存、欠压锁存、断续工作电路、断续方式和振荡控制电路、驱动输出及内部基准电压等部分组成。
（1）振荡器振荡电路的等效电路如图3所示。
CF电压由于恒流源的充放电而呈三角波。
在正常工作时图3振荡器等效电路充电电流为I1=UT－on/Ron放电电流为I2=UT－off/Roff＋UT－on/16Ron振荡周期为T=(UOSCH－UOSCL)CF/(I1＋I2)其中（UOSCH－UOSCL）为三角波的峰峰值，UOSCH≈4.4V，UOSCL≈2.0V，UT－on≈4.5V，UT－Off≈3.5V。
芯片输出最大脉宽为三角波的上升时间，而三角波的下降时间则为死区时间。
M51995A笔记本电脑电源适配器控制芯片
F/B DET GNDV CCON/OFFOVP (shut down)Oscillator capacitanceCFOscillator resistanceT-ON (ON duty)Oscillator resistance T-OFF (OFF duty)VFCLM++Current limitCLM −−Current limitCTIntermittent operation determine capacitanceCollectorV OUT Emitter123456781615141312111091234567820191817161514139101211CollectorM51995APM51995AFPV OUT EmitterVF ON/OFFOVP DET F/BCollectorV OUT EmitterVFON/OFFHeat sink pinOVP DETF/B V CC CLM+CLM −GND CT T-OFF CF T-ONV CC CLM+CLM −GND CT T-OFF CF T-ONHeat sink pin Ｍ５１９９５Ａ是ＭＩＴＳＵＢＩＳＨＩ公司专门为ＡＣ／ＤＣ转换设计的离线式开关电源初级ＰＷＭ控制芯片。
该芯片内置的大容量图腾柱电路可以直接驱动ＭＯＳＦＥＴ。
它不仅具有高频振荡和快速输出能力，还具有快速响应的电流限制功能。
除此之外，该芯片过流时可以采用断续方式工作。
Ｍ５１９９５Ａ Ｍ５１９９５Ａ的内部电路框图 Ｍ５１９９５Ａ的针脚封装图 Ｍ５１９９５Ａ的各引脚功能引脚号引脚名称引脚功能16P4封装20P2N-A封装11COLLECTOR图腾柱输出集电极22V OUT图腾柱输出33EMITTER图腾柱输出发射极44VF VF控制端57ON/OFF工作使能端68OVP过压保护端79DET检测端810F/B电压反馈端911T-ON计时电阻ON端1012CF计时电容端1113T-OFF计时电阻OFF端1214CT断续方式工作检测电容端1317GND接地端1418CLM-负压过流检测端1519CLM+正压过流检测端1620V CC电源电压输入端 Ｍ５１９９５Ａ的典型应用电路图。
基于M51995A的开关电源设计
基于M51995A的开关电源设计【摘要】论文介绍了PWM控制芯片M51995A的工作特性和原理，并以此为核心设计了一种新型开关稳压电源。
介绍了开关电源的设计过程，利用三端稳压器TL431配合M51995A实现了对电源电压的控制和稳压输出，采用光耦器件实现了输入/输出的隔离和反馈。
并在电源电路中加入了热敏电阻以及过压、过流保护等保护措施。
测试结果表明，设计的开关电源稳压性能优良、纹波小、过载能力大等优点。
【关键词】M51995A；开关电源；PWM【Abstract】The paper introduces a new-type switching power supply with stabilized voltage, based on the working characteristics and principles of PWM control chip. The paper presents how to design this switching power supply—using M51995A with the support of three terminal regulator TL431 to achieve voltage control、stablization and output of power supply, using optocoupler to realize isolation and feedback of input/output. The design also adds safety precautions such as thermistance、overvoltage and overcurrent pretection. As the testing result shows, the switching power supply based on this paper’s design has good performance in voltage stablization、produced corrugation、overload.【Key words】M51995A；Ｓwitching power supply；PWM0 引言开关电源替代传统的铁芯变压器电源，是时代的进步、科学的发展。
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开关电源控制芯片M51995及其应用
SMPS's Control Chip M51995 and Its Applications 摘要：M51995A是MITSUBISHI公司推出的专门为AC/DC变换而设计的离线式开关电源初级PWM控制芯片。
本文详细描述它的工作原理并给出典型应用。
Abstract: M51995A is a off－line SMPS's primary PWM control chip of specific design for AC／DC Conversion by MITSUBISHI ．This paper described in detail its work principle and showed typical applications.
关键词：振荡PWM比较锁存电流限制断续
Keywords: Oscillation，PWM comparison lock，Current limit，Discontinuity
1、引言
M51995A是一专门为AC/DC变换设计的离线式开关电源初级PWM控制芯片。
该芯片内置大容量图腾柱电路，可以直接驱动MOSFET。
M51995A不仅具有高频振荡和快速输出能力，而且具有快速响应的电流限制功能。
它的另一大特点是过流时采用断续方式工作。
芯片的主要特征如下
* 500kHz工作频率；
* 输出电流达±2A，输出上升时间60μs，下降时间40μs；
* 起动电流小，典型值为90μA；
* 起动电压和关闭电压间压差大：起动电压为16V，关闭电压为10V；
* 改进图腾柱输出方法，穿透电流小；
* 过流保护采用断续方式工作；
* 用逐脉冲方法快速限制电流；
* 欠压、过压锁存电路。
2、管脚排列及说明
管脚排列见图1。
各引脚定义如下：
COLLECTOR：图腾柱输出集电极
Vout：图腾柱输出
EMITTER：图腾柱输出发射极VF：VF控制端
ON/OFF：工作使能端OVP：过压保护端
DET：检测端F/B：电压反馈
T－ON：计时电阻ON端CF：计时电容端
T－OFF：计时电阻OFF端CT：断续方式工作检测电容端
GND：芯片地CLM－：负压过流检测端
CLM＋：正压过流检测端Vcc：芯片供电端
3、工作原理
M51995A的原理框图如图2所示。
它主要由振荡器、反馈电压检测变换、PWM 比较、PWM锁存、过压锁存、欠压锁存、断续工作电路、断续方式和振荡控制电
路、驱动输出及内部基准电压等部分组成。
（1）振荡器
振荡电路的等效电路如图3所示。
CF电压由于恒流源的充放电而呈三角波。
在
正常工作时
其中为三角波的峰峰值，，，
，。
芯片输出最大脉宽为三角波的上升时间，而三角波的下降时间则为死区时间。
当发生过流时，断续方式和振荡控制电路开始工作，此时端电压依赖于VF端电压，振荡器的充电电流同正常工作时一样，
所以当时振荡器的工作和没有发生过流时一样。
通常使VF端电压正比于变换器的输出电压，这样当发生过流而使输出电压变低时死区时间也相应变长，从而进一步降低占空比。
图4显示了正激式变换器中VF端的应用，这里RC构成低通滤波器；而在反激式变换器中可以对偏置绕组电压进行分压后接到VF端，因为偏置绕组电压正比于变换器的输出电压。
（2）PWM比较锁存部分
图5为PWM比较和锁存部分的电路图，由图可知A点电位为：
A点电位与振荡三角波比较后锁存，并与从振荡器输出的控制信号逻辑组合后
输出。
各点波形如图6所示。
故B、C、D、E各点的逻辑关系为：
（3）输出电路
芯片的输出为图腾柱电路，以驱动MOS管。
传统的图腾柱电路具有高穿透电流的缺点，可达1A，这在高频应用时将引起较大的ICC电流和不可避免的IC受热及噪声电压。
M51995A使用了改进的图腾柱电路，在不恶化性能的条件下穿透电流约为100mA。
（4）电流限制电路
在图6中，如果A点波形和三角波的上升沿相交之前电流限制端CLM＋或CLM
－的电压超过阈值（＋200mV/－200mV），过流信号将使输出截止并且这个截止状态持续到下一个周期。
实际上该信号控制的状态在接下来的死区时间里被复位，所以电流限制电路在每个周期都可以起作用，被称为?逐脉冲电流限制?。
为了消除寄生电容引起的噪声电压的影响，需要使用RC 组成的低通滤波器，如图7所示。
当内部限流电路工作时，断续方式和振荡控制电路开始工作，即输出高电平。
图8为时序图，在断续方式和振荡控制电路输出为高电平并且VF端电压下降到低于约3V的临界值时，断续方式电路开始工作。
图9为断续方式电路的原理图。
当
VF端电压高于时，晶体管V导通，CT端电位接近于GND；当VF端电压低于时，晶体管V截止，CT将被充放电。
SWA闭合而SWB断开时，CT
被120μA的电流充电，SWB闭合而SBA断开时，CT被15μA的电流放电，所以CT端呈三角波。
只有在CT端电压上升期才会产生输出脉冲。
显然CT端的三角波频率要远远低于开关振荡频率。
这样功率电路中包括次级整流二极管在内的元器件可被有效保护，以防过流引起的过热。
当断续方式不用时，建议CT端接地。
（5）辅助功能部分
DET端可被用来控制输出电压。
DET端和F/B端之间的电路与并联型可调电压基准芯片431非常相似，当DET端电压高于2.5V时运放具有吸收电流能力，而当DET端电压低于2.5V时输出为高阻。
DET端和F/B端相互具有反相特性，所以建议在它们之间串接电阻和电容以利相位补偿。
OVP和ON/OFF端子可方便地用来实现过压保护和开关芯片工作。
两者都具有迟滞特性。
在过压保护及OFF状态下，芯片的工作电流均由起动电路提供。
ON/OFF端为低电平时芯片才工作，阈值电压为2.4V。
当OVP端高于750mV的阈值电压时芯片进入过压保护状态（OVP）。
为了复位OVP 状态，须使OVP端电压低于阈值电压或使VCC低于OVP复位供电电压（典型值为9V）。
4、典型应用
图10和图11分别为M51995AP在正激式和反激式变换器中的应用。
在正激式变换器中，交流输入经全波整流和平滑滤波后进行开关变换。
次级为多组输出，而稳压控制则是对主输出来进行的。
采样和误差放大采用431用基准芯片和光耦以提
高输出精度和隔离初级和次级电压。
过流检测使用电流检测变压器。
电源可由外部信号进行开关。
Ron推荐为10k到75k，Roff推荐为2k到30k；电源电压推荐为12V 到17V；流过R1起动电阻的起动电流推荐300μA以上以稳定起动。