新型反激變換器準(zhǔn)諧振控制器ICE1QS01及其應(yīng)用電路與設(shè)計(jì)

連接于橋式整流器輸出與大容量濾波電容C₀₇之間線路上的電感器L₀₈，二極管D₀₈以及在D₀₈正極與功率開(kāi)關(guān)S₀₁漏極之間的電容C₀₈，組成PFC電荷泵電路。其作用是與輸入端EMI濾波器一起，可在橋式整流器輸入端產(chǎn)生正弦波電流。ICE1QS01內(nèi)集成低功率待機(jī)突發(fā)模式電路，可使待機(jī)輸入功率低于1W。在負(fù)載減小時(shí)，利用集成數(shù)字處理電路能使開(kāi)關(guān)頻率逐步降低，并不產(chǎn)生任何抖動(dòng)。當(dāng)待機(jī)開(kāi)關(guān)S₁斷開(kāi)時(shí)，參考二極管D₆₀導(dǎo)通，輸出電壓V₂調(diào)節(jié)值由齊納二極管D₆₁確定。當(dāng)ICE1QS01腳4上的V_SRC低于2V時(shí)，集成在芯片上的突發(fā)模式電路啟動(dòng)。在激活內(nèi)部突發(fā)模式比較器后，柵極驅(qū)動(dòng)輸出（OUT）切換到低電平，V_cc關(guān)閉門限由正常模式下的9V增加到14.5V。在突發(fā)模式期間，MOSFET導(dǎo)通時(shí)間至少為其最大導(dǎo)通時(shí)間的1/7。在突發(fā)之間的中斷時(shí)間（t_breake）縮短，輸出紋波通過(guò)跨越在AC主線輸入與二極管D₂₆和D₂₇接點(diǎn)之間的電容C₂₁的一個(gè)附加充電電流而降低。

二極管D₆₂為正常模式與待機(jī)突發(fā)模式之間的過(guò)渡狀態(tài)而加入。當(dāng)待機(jī)開(kāi)關(guān)S₁閉合但輸出V₂已經(jīng)無(wú)載時(shí)，加入D₆₂可保證在突發(fā)模式下的正常周期。當(dāng)V₂變低時(shí)，參考二極管D₆₀被關(guān)斷。

ICE1QS01腳3外部電阻R₃₈和R₂₉充當(dāng)變壓器脈沖的分壓器，腳3上的脈沖幅度約為4V。電容C₂₉用作減小變壓器過(guò)沖。其腳2與DC干線電壓之間的電阻R₂₂決定欠電壓鎖定門限。R₂₂與電容C₂₂相結(jié)合，可固定最大可能輸出功率。

2.2 主要元件選擇

2.2.1 變壓器設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在圖3所示的應(yīng)用電路中，變壓器T₁的參量已基本標(biāo)明。在此僅簡(jiǎn)要敘述變壓器的計(jì)算公式。

首先，必須計(jì)算SMPS最大輸入功率。若SMPS最大輸出功率為P_out(max)，效率為η（通常取80％），最大輸入功率P_in(max)為

P_in(max)=P_out(max)/η（1）

在最低AC線路電壓V_AC(min)下，SMPS初級(jí)平滑電容器（如圖3中的C₀₇）上的DC電壓V_DC(min)為

V_DC(min)=V_AC(min)F_num（2）

式中：F_hum=0.9，為初級(jí)電容器上100Hz電壓紋波系數(shù)；

V_AC(min)在通用寬范圍AC供電線路下，通常為85V或90V。

在最高AC線路電壓V_AC(max)（如264V）下，初級(jí)電容器上的最高DC電壓V_DC(max)為

V_DC(max)=V_AC(max)F_cp（3）

式中：F_cp為在初級(jí)電容器上的過(guò)電壓因數(shù)，當(dāng)SMPS不帶PFC時(shí)，F_cp=1；若SMPS帶PFC，F_cp=1.1。

通過(guò)初級(jí)繞組的最大平均電流I_P(max)可由式（4）計(jì)算。

I_P(max)=P_in(max)/V_DC(min)（4）

變壓器初級(jí)繞組匝數(shù)N_p的計(jì)算公式為

N_p=（5）

式中：V_d(max)=600V，為MOSFET允許最高漏極電壓；

B_max=300mT，為變壓器磁芯最大允許磁通密度；

F_os為初級(jí)繞組過(guò)沖因數(shù)，當(dāng)不帶PFC時(shí)，F_os=1.3，當(dāng)帶PFC時(shí)，F_os=1.8；

磁芯有效截面積A_e和參量A_L，可以從根據(jù)P_in(max)選擇的變壓器提供的數(shù)據(jù)中查得。

每匝次級(jí)電壓V_ts為

V_ts=（6）

MOSFET的最大漏極電流I_d(max)為

I_d(max)=2I_DC(max)（7）

MOSFET最大導(dǎo)通時(shí)間t_on(max)和最大截止時(shí)間t_off(max)分別可用式（8）和式（9）計(jì)算。

t_on(max)=（8）