簡化50W以下開關電源電路拓樸結(jié)構(gòu)的芯片解析方案

用光電耦合器取代Rt、Ct網(wǎng)絡，在其發(fā)光二極管端引入外部時鐘脈沖，電路工作在外同步模式，如圖2所示。

圖2　VIPer50工作在外同步模式

4 典型應用電路

4.1　通用型開關電源

由VIPer50構(gòu)成的通用型開關電源電路如圖3所示，該電路采用了典型的單端反激式拓樸結(jié)構(gòu)，交流輸入電壓范圍為85~265V，輸出功率為30W(+5V、6A)，效率達85%，負載調(diào)整率S1在4%~6% 。接通電源后，220V交流電首先經(jīng)EMI濾波、橋式整流、C2濾波，得到約300V直流高壓，再經(jīng)開關變壓器T1初級繞組N1，給VIPer50提供開機電壓。反饋繞組N2上的感應電壓通過R3、VD3、C4整流濾流后，得到反饋電壓，分成兩路：一路加至VDD引腳，為芯片提供電源電壓;另一路則通過振蕩電阻R4送至頻率調(diào)整端，為振蕩電容C5提供充電電壓。從T1次級繞組N3輸出的PWM功率信號，經(jīng)過VD2整流及C9、L2、C10濾波后，產(chǎn)生+5V的穩(wěn)壓輸出。

為防止剛開機時輸入濾波電容C2上的充電電流過大，在交流輸入端串聯(lián)了一只負溫度系數(shù)的熱敏電阻R1。電容C1與扼流圈L2構(gòu)成簡單的EMI濾波器，用于抑制交流電網(wǎng)中的高頻噪聲。VD1、R2、C3組成鉗位保護電路，可將開關變壓器T1初級繞組上的高壓感應電動勢衰減到安全范圍內(nèi)，避免損壞芯片。VD1為阻塞二極管，實選BYD37J型600V/1.5A快恢復二極管;C3優(yōu)選耐壓高、漏電小的陶瓷電容(2200pF/1kV);BR1選擇由4只IN4007(1A/1kV)硅整流管構(gòu)成的橋式整流器。VD3采用高頻開關二極管1N4148;VD2須選用10A/30V以上的肖特基二極管，例如B82-004型(15A/40V)。C6、C7和R5組成了回路補償電路，它們能改善內(nèi)部誤差放大器的頻率響應。為抑制共模干擾，在開關變壓器N2、N3繞組的同名端之間，還并聯(lián)了一只高壓陶瓷電容(1000pF/3kV)。

圖3　由VIPer50構(gòu)成的通用型開關電源電路

4.2　30W精密開關電源

圖3所示的開關電源不足之處在于負載調(diào)整率較高(S1在4%~6%)，難以滿足精密穩(wěn)壓的要求。由VIPer50構(gòu)成的30W精密開關電源電路如圖4所示。該電源的負載調(diào)整率S11%，與圖3比較主要有以下區(qū)別：

(1)電路中增加了由TL431可調(diào)式并聯(lián)穩(wěn)壓器和光電耦合器組成的光耦反饋式電路，通過TL431內(nèi)部2.5V基準電壓和采樣電壓比較，改變光耦的工作電壓的大小，再由光耦調(diào)節(jié)VIPer50的占空比，即可實現(xiàn)精密穩(wěn)壓的目的。光耦工作在線性狀態(tài)，CTR(電流放大率)太大，容易造成VIPer50過壓保護;若CTR太小，占空比D將不能隨反饋電流的增大而減小，從而導致過流。因此，應選取CTR范圍接近100%的光耦，例如SFH610A-2型光耦。

(2)在VDD引腳中增加了由C6、R4組成的輸入浪涌電流保護電路。在接通電源時，開關電源并不立即啟動，而是通過R4對C6進行充電，等VDD引腳上電壓達到8V時，開關電源才逐漸開始工作，確保芯片在開機瞬間各部分處于低電壓、小電流的工作狀態(tài)，防止內(nèi)部功率MOSFET被浪涌電流和開關變壓器的高壓感應電動勢損壞。

圖4　由VIPer50構(gòu)成的30W精密開關電源電路