SLS (SRC/LLC+SR) Controller with 1 FM+2 PWMs

GENERAL DESCRIPTION                                   FEATURES

CM6901 is a SLS, SRC/LLC + SR resonant controller  90+ Controller

and it can operate at both SRC and LLC region with          Smaller and Thinner Transformer
synchronous rectification to achieve high efficiency. Its   20ms with reasonable Bulk Cap(hold up time)

unique features: FM + 2 PWMING modes. It is used for  SLS, SRC/LLC + SR resonant controller

DC-DC conversion in offline application.               Supply Voltage Range : 10V to 20V.

Light load regulation is accomplished by transitioning  2 Gate Drivers: Typical Peak Drive from 12V

the controller from frequency modulation mode into          supply : (PMOS~200 ohm and NMOS~100 ohm).

PWM mode. To have the optimal balance performance  UVLO =11V with 1V Hystetesis.

between hold-up time and efficiency, its frequency range  Reference OK Comparator.

crosses fr1(resonant frequency).                       FM + 2 PWMING Mode Operation
                                                       Light Load PWMING (light load regulation)

CM6901 system has a constant voltage feedback loop  SR Ideal Diode PWMING(cross resonant frequency

with precision 2.5V VFB reference. The 1V ILIMIT can        application )

be latched when a standby converter is applied;             GM FEAO, FM modulation Error Amplifier
                                                            GM DEAO, PWM Error Amplifier
otherwise, it is an auto-restart I limit.            

                                                       Close Loop Soft start Capability with Shutdown


                                                       Auto-Restart during Current Limit .
                                                       Precision 2.5V VFB threshold for constant voltage

                                                            feedback loop.

                                                       Precision 1V I limit threshold.

APPLICATIONS                                         CM6901 Pin Configuration

DC-DC power supply.
Operates in FM/PWM mode.

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                               SLS (SRC/LLC+SR) Controller with 1 FM+2 PWMs


Part Number                                                             Temperature Range                                    Package

  CM6901GIS*                                                                 -40 to 125                                 16-Pin SOP (S16)
CM6901GISTR*                                                                 -40 to 125                                 16-Pin SOP (S16)
                                                                             -40 to 125                                 16-Pin PDIP (P16)
  CM6901GIP*                                                                 -40 to 125                                 16-Pin SOP (S16)
  CM6901XIS*                                                                 -40 to 125                                 16-Pin SOP (S16)
CM6901XISTR*                                                                 -40 to 125                                 16-Pin PDIP (P16)

*Note : G : Suffix for Pb Free Product
          X : Suffix for Halogen Free and PB Free Product

          TR : Package is Typing Reel


   FEAO                                                                                                                 CM6901
   VFB                                                                                                                                                    15

2                           +                                                                                 UVLO/REF                             VREF
                                                    .                   V Tol
                            -                                                                                                                      GND
                   2.5V     -

  RSET                                                                                             +

                                                                        1.5V                               .


   D IN-

4                        -

                                                                 .      1.25V

   D IN+

5                        +

  DEAO                                                                  -                                                                           PRIDRV
6                                                                                               .                                                               14

              VCC                                                       +                                                                          PRIDRVB
                     10uA                                                                                     Logic
7 CSS                                                                   +                                                                                       12


                                                                        SHDN .

                                                                    1V  -                                                                           ILIM
    RTCT                                                                                              CLK                                      +
9                                                                                                                                                  1V
                                                                           OSC                                          . ILim


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                   SLS (SRC/LLC+SR) Controller with 1 FM+2 PWMs


Pin No.  Symbol                                   Description                              Operating Voltage
    1      VFB     External resistor which convert FEAO voltage signal into current  Min. Typ. Max. Unit
    2              signal for frequency modulation. SR is PWMing Control , when
                   RSET lower than 1.5V.                                             0          5.5           V

                   Non-inverting input into resonant error amplifier .               0     2.5  3             V

3        FEAO Resonant error amplifier output and compensation node for              0          5.5           V

                   frequency modulation control.

4        D_IN-     Inverting input into PWM error amplifier.                         0          6             V

5        D_IN+ Non-inverting input into PWM error amplifier.                         0          6             V

6        DEAO      PWM error amplifier output and compensation node for PWM          0          4.5           V


7        CSS       Soft start for FM/PWM operation with 1V enable threshold. Also, 0            5.5           V

                   use for auto-restart operation during current limit.

8        ILIM      Input to current comparator with 1V threshold.                    0     1    1.25 V

9        RTCT      Oscillator timing components which set the minimum frequency.     1.2        3             V

10       GND       Ground

11       SDRVB Synchronous MOSFET driver output.                                     -0.3       VCC V

12       SDRV Synchronous MOSFET driver output.                                      -0.3       VCC V

13       PRIDRVB Primary side MOSFET driver output.                                  -0.3       VCC V

14       PRIDRV Primary side MOSFET driver output.                                   -0.3       VCC V

15       VCC       Positive supply for the IC                                        10    15   20            V

16       VREF Buffered output for the 7.5V voltage reference                               7.5                V

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ABSOULTE MAXIMUM RATINGS (TA=25, unless otherwise specified.)

The following ratings designate persistent limits beyond which damage to the device may occur.

Symbol                     Parameter                               Value                                Unit

VCC     DC Supply Voltage                                          -0.3 to 20                           V

SRDRV   SRDRV Voltage                                              -0.3 to VCC+0.3                      V

SRDRVB SRDRVB Voltage                                              -0.3 to VCC+0.3                      V

PRIDRV  PRIDRV Voltage                                             -0.3 to VCC+0.3                      V

PRIDRVB PRIDRVB Voltage                                            -0.3 to VCC+0.3                      V

VREF    VREF Voltage                                               -0.3 to 7.5                          V

RTCT    RTCT Voltage                                               -0.3 to VREF+0.3                     V

VILIM   VILIM Voltage                                              -0.3 to VREF+0.3                     V

CSS     CSS Voltage                                                -0.3 to VREF+0.3                     V

DEAO    PWM Error Amplifier Output Voltage                         -0.3 to VREF+0.3                     V

D_IN+   Non-Inverting Input Into PWM Error Amplifier Voltage       -0.3 to VREF+0.3                     V

FEAO    Resonant Error Amplifier Output Voltage                    -0.3 to VREF+0.3                     V

VFB     Non-Inverting Input Into Resonant Error Amplifier Voltage  -0.3 to VREF+0.3                     V

RSET    V to I Voltage                                             -0.3 to VREF+0.3                     V

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                            SLS (SRC/LLC+SR) Controller with 1 FM+2 PWMs


(VCC=12V, RT=43K1%, CT=820pF1%, Freq. = 80 KHz, Duty Cycle=48% , Temp= -40 ~ 125 , unless otherwise specified.)

              Parameter     Symbol  Conditions           Min.           Typ.   Max.    Unit
VREF (pin 16)                                            7.41
                                                         7.44            7.5
                            VREF TA=25; Iref=1mA         7.53           7.53   7.59    V
Reference Voltage ( note1)  VREF TA=-40; Iref=0mA          0              10   7.62    V
                                                         10.5             10
                            VREF TA=125; Iref=0mA        9.5                   7.7     V
                                                         63.5             11
Line Regulation                     11.5V < Vcc < 16.5V  0.95             10   25      mV
Load Regulation                     0mA < Iref < 5mA     9.6              1    25      mV
VCC (pin 15)                                             175
                                                         178             0.6
VCC Start up voltage        Vstart                                      10.8   11.5    V
                                                           0            0.12
VCC Turn off voltage                                     1.45           0.12   10.5    V
                                                         0.95            200
VCC Start up current                                     1.31            100   85.5    uA
UVLO Hysteresics            Hys                                                1.05    V
Operating Current           ICC                                                        mA
SRDRVB , SRDRV , PRIDRVB , PRIDRV (pin 11,12,13,14)
Output Low Voltage          Vol     Isrdrv=-6mA                           1    1.2     V

Output High Voltage         Voh     Isrdrv=+6mA                         1.64           V

Iout peak source current    Iout                                                       A

Iout peak sink current      Iout                                                       A

PMOS Rdson                  Rout TA=25                                         250     Ohm

NMOS Rdson                  Rout TA=25                                         150     Ohm

Dead Time between PRIDRV    TDead TA=25                                                ns

Rising Edge Delay Between   TDelay  TA=25                                      260     ns

Falling Edge Delay Between  TDelay TA=25                                       267     ns

Duty Cycle Range                                                               50      %

ILIM (pin 8)

Threshold Voltage           Vth     TA=25                                      1.75    V

SS Voltage Hi                       TA=25                                      1.05    V

SS Voltage Low                      TA=25                                      1.97    V

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                              SLS (SRC/LLC+SR) Controller with 1 FM+2 PWMs


(VCC=12V, RT=43K1%, CT=820pF1%, Freq. = 80 KHz, Duty Cycle=48% , Temp=-40 ~ 125, unless otherwise specified.)

               Parameter          Symbol           Conditions  Min.            Typ.   Max.    Unit
CSS (pin 7)                               TA=25                 -8.7
                                          TA=25                 0.9            -7.5
Soft Start Current                Iss     TA=25                4.85             1.0   -6.3    uA
Enable Voltage                    Ven     VFB50mV, TA=25        37             5.0   1.1     V
                                                               2.475         1-Vhyst
Enable Hysteresis                 Vhys                         2.485                          mV
Auto-restart Upper Threshold      Vup                                                 5.15    V
Auto-restart Lower Threshold      Vlw                                                         V
FEAO Resonant Error Amplifier (pin 3)                          12.4

Input Voltage Range                                            0.96                   6       V
Transconductance                  Gm                            -1.0         46.5     56      umho

VFB (Pin2)

                                          TA=25                              2.5      2.525   V

Feedback Reference Voltage                TA=125                             2.51     2.535   V
(note 2)                                  TA=-40

                                          VFB =250mV , TA=25                 2.49     2.515   V
                                          VFB = -250mV ,
Input Bias Current                        TA=25                              -0.5             uA
Output High Voltage
Output Low Voltage                        TA=25                              5.5+VBE          V
Sink Current
                                                                             0.1      0.4     V

                                                                             -17      -13.6   uA

Source Current                                                               15.6     18.8    uA

Open Loop Gain                                                               60               dB

DEAO PWM Error Amplifier (pin 6)

Input Voltage Range                                                                   6       V

Reference Voltage                                                             1.01    1.06    V
Transconductance                  Gm                                           -0.5   145     umho
Input Bias Current                                                             0.1            uA
Output Voltage High                                                                           V
Output Voltage Low                                                              60    0.4     V

Sink Current                                                                                  uA

Source Current                                                                                uA

Open Loop Gain                                                                                dB

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                             SLS (SRC/LLC+SR) Controller with 1 FM+2 PWMs


(VCC=12V, RT=43K1%, CT=820pF1%, Freq. = 80 KHz, Duty Cycle=48% , Temp=-40 ~ 125 , unless otherwise specified.)

Parameter                    Symbol             Conditions  Min.   Typ.  Max.    Unit
RTCT Oscillator;RT=43K1%;CT=820pF1%, (pin 9)
Initial Accuracy                     TA=25                   22    80    88      Khz
Voltage Stability                    11.5V < Vcc < 16.5V     36    1             %

Temperature Stability                                              2             %

Ramp Valley to Peak Voltage                                        2             V

CT Discharge Time                                                  350           nS

Maximum Duty cycle                   DEAO > 3.0V                   48            %

Minimum Duty Cycle                   DEAO < 1.2V                   0             %

SR Ideal Diode (pin12)               TA=25                         40    45      %
Maximum Duty cycle                   TA=25
Middle Duty cycle                    TA=25                         24.5  27      %
Minimum Duty cycle
                                                                   4.65  6.8     %

Frequency at Minimum Duty            TA=25                         39    42      KHz

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                               Temperature V.S. Vref for CM6901

Vref  7.58                                                                                                             Vref


            -40 -30 -20 -10 0  10  20  30  40  50  60  70  80        90  100 110 125



                               Temperature V.S. VFB for CM6901

Vfb   2.555




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Timing Diagram
                              Dead Time


                               Delay Time

                   Delay Time




The oscillator frequency is determined by the values of RT and CT.
fosc = 1 / (tRAMP + t DEADTIME)
tRAMP = RT * CT * ln((VREF + ICHG*RT -1.25)/(VREF + ICHG*RT -3)) where ICHG = 4*(FEAO-VBE)/RSET
tDEADTIME = 2.5V/2.5mA * CT = 850 * CT

Resonant Section

FM Modulator
Frequency modulation of the resonant controller section is accomplished by controlling the charging current of the
oscillator through resonant error amplifier. The frequency of the resonant section is of the oscillator frequency.
Compensation is accomplished by connecting R and C in series to the FEAO pin.

ICHG(max) = 20V/RSET

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                                                                                                                                           V re f

            VFB                  +                                                                                         RT

                                                      V To I                                OSC

            2.5V                 -                                                                                          CT


2 PWMings:

SR Ideal Diode PWMing (Synchronous Outputs)

SR Ideal Diode PWMing for synchronous drivers is accomplished by comparing the voltage signal at the RSET pin
to RTCT ramp. The pulse-width reduction happens when the voltage at the RSET is lower than 1.5V. This allows
safe operation of the power converter with synchronous rectification when the switching frequency is below the
highest resonant point frequency fr1.

     Vout                                                                      Vref

R f1                                                                                                          3V
                       VFB                                                                  RT

                              +                                                                         1.25V

                                    FEAO                                                                         +

                                          V To I                     OSC                                         -

Rf3        2.5V    -                                                     1.5V                CT                                   To


                                                                     Decreasing Pulsewidth
                                                                       with V(RSET)<1.5V

                                          P R ID R V

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Light Load PWMING

In Application , low gain configuration accomplished by connecting Rf4 and Rf5 in the closed loop configuration . The
gain for the PWM is determined by Rf4 and Rf5 where the gain is equal to -Rf5/Rf4. The voltage of VRset at which
the controller goes into FM and PWM simultaneously is equal to :

VRset = D_IN+ (1+Rf4/Rf5) - (Rf4/Rf5) 3 where 3 is the peak voltage of RTCT

Varyin Rset from VRset to VRset + 1.75 Rf4/Rf5 will cause the duty cycle to vary from 50% to 0% while the
frequency will vary propotionally according to 1.75*Rf4/Rf5 where 1.75 is the peak-to-peak voltage of the RTCT
ramp. For proper operation, select Rf5 value so that the current through Rf5 {((D_IN+) - 1.2)/Rf5} should be less
than 5uA.

       V out                                                                                                  V re f
R f1               VFB                                                                                                    CT
R f3                             +


                                                             V To I        OSC

                   2 .5 V  -


                                                       R f4

                                               V re f

                                                                     R f5

                                                       D _ IN - -          DEAO

                                     D _ IN +                +                                                                PW M


                                                                                                       RT CT

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Soft Start and Enable

Soft start of the FM and PWM is controlled by the selection of the external capacitor at CSS pin. A current source
of 7.5uA supplies the charging current for the capacitor. Soft start of the FM and PWM begins at 1.25V. The soft
start pin CSS also serves as an enable function. The output drivers are enabled when CSS pin reached 1V.

Auto-retry Mode

During normal operation, CSS pin will be charged to 5.5V + VBE. When VFB exceeds 2.93V due to ILIM exceeds
1V due to over current condition, output drivers are immediate set to low , and CSS begins to discharge with 0.75uA
current source. When CSS pin is below 0.9V, 7.5uA current source start charging the CSS pin. When CSS pin
reaches 1V, the output drivers are re-enable and the controller goes into soft start mode. If over current condition
still exists then, the outputs are immediately disabled, but CSS continues to charge toward 5V. When CSS
reaches 5V, 7.5uA charging current is disabled and 0.75uA current source begins to discharge the CSS, and the
cycle repeat until over current condition is removed.

OCP Setting

5.5 V+VBE

Css 0.9V



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DC-DC                                 380VDC


      DRVH                R60           Q12              C42
                          10          FCP11N60
                                                         NC                                                      12VSYNDRVL
                              47K                                               Lp(1.7mH)                                   R62
                                                                  L2       C43           T4             Q13                                                                   +12VIS                                                   +12V
                                                              160uh/PQ512                     IR F2804PBF
                                                         9         6            2                                                                                                           L3
             DRVHGND                                                                          8                                                                                         130nH/20A

                           D17                           5         10      82nF/800V         2TS
                                                                                27TS         9 12VSYNDRVH                                      C45                                                        3300uF/16V        C48
                                                                                        1                                                                          470uF/16V    C46           C47

                                                Q14                                           10                                                                  +           +                        +                    +
      DRVL                                                                                   2TS Q15                                      C49                                 2200uF/25V                                            C50 C51
                                                   C52                                        IR F2804PBF                                0.1uF                                                                                     0.1uF 0.1uF
                          R63                       NC                                                                     R64
                          10                                                                  11                           47K                                                                                                                               OUT

                                R65                                                          7                        C54 R98 + C53                                -12V                                   R91                    JP11
                              47K                                                                                                                                  H40                                     0                     NC
                                                                                             2TS D18
                                                                                                EFM204                0.1uF 10K 680uF/25V                                     -12V                                                                  IPLIMIT




                                                                           D19                                                        IPLIMIT

                                                                                             C56                 C55          R67

                                                                                            1uF/50V 105pF                     470



SLS Controller                        12VS

                                       R69     R68                                                                                C57 +                                             Q16                                         T5
                                      47K      47K                                                                         47uF/25V                                                2N2222 C58                                  EE-19

                                                                                                                                                                                               1uF/50V                                           5  DRVH

             SD                          D21                                    +12V 12VS                                                                                            Q17                                               6
                                      SCS140P                                                                                                                                        2N2907
                                                                                         D22                                                                                                                                3                       DRVHGND
                                      C59                                             SCS140P                                                                                 12VS
+12V            Q18                   0.22uF   Q19                  PGI
             2N7002                            BC817                                       R73                                                                                      Q20
     R72                                                  R70                            316K 1%                                                                                   2N2222
     12K                                          R71    100K                                                                                                                                                               2          7
                          R97                                                                                                                                                                                                                       DRVL


      R74                                                                       U3 CM6901                                     12VS                                                    Q21
      750                                                                                                             VREF                                                            2N2907

             VREF                                                               1 Rset           VREF 16                                                                             12VS
                                                                                2 VFB              VCC 15
                     R75                                                        3                            14                                                                  Q22
                   36.5K                                                                                                                                                      2N2222
                                                                                     FEAO     PRIDRV
                                                                                4 D_IN-     PRIDRVB 13                                                                                              R76
                                                                                5                                                                                                                   22
        C60                                                                          D_IN+     SRDRV                                                                                                      12VSYNDRVH
      102pF                                                                     6 DEAO       SRDRVB 11
                                                                                7                                                  12VS
                                               R77     SD C61                                                10       R79                                                              D26
                                                                                     CSS          GND                                                                                 SCS140P
R78   C62                                      220K                             8 Ilim           RT/CT 9              56K
      NC           C63                                        333pF/25V                                                       VREF                                               Q23
                   1uF/16V R85    R80 R81 R82  R83                         R88
                             47K  43K 150K 3M  NC
             R84                                     C64 R86              1K     C65                                  C66            C67                                            12VS
             220K                                    47pF 0                     1uF/25V                               1000pF        0.1uF/25V
                                                                    R87                                                                                                         Q24
                                                          IPLIMIT  27K                                                                                                        2N2222



                                                                                                                                                                                Q25    D27
                                                                                                                                                                              2N2907  SCS140P

2009/11/02 Rev1.4                                             Champion Microelectronic Corporation                                                                                                             Page 13

                        SLS (SRC/LLC+SR) Controller with 1 FM+2 PWMs


                                                    16-PIN PDIP (P16)

                     PIN 1 ID



                                                    16-PIN SOP (S16)



2009/11/02 Rev1.4  Champion Microelectronic Corporation  Page 14

                        SLS (SRC/LLC+SR) Controller with 1 FM+2 PWMs

                                        IMPORTANT NOTICE

Champion Microelectronic Corporation (CMC) reserves the right to make changes to its products or to discontinue any integrated
circuit product or service without notice, and advises its customers to obtain the latest version of relevant information to verify,
before placing orders, that the information being relied on is current.

A few applications using integrated circuit products may involve potential risks of death, personal injury, or severe property or
environmental damage. CMC integrated circuit products are not designed, intended, authorized, or warranted to be suitable for
use in life-support applications, devices or systems or other critical applications. Use of CMC products in such applications is
understood to be fully at the risk of the customer. In order to minimize risks associated with the customer's applications, the
customer should provide adequate design and operating safeguards.

CMC assumes to no liability to customer product design or application support. CMC warrants the performance of its products to
the specifications applicable at the time of sale.

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2009/11/02 Rev1.4               Champion Microelectronic Corporation  Page 15
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