滿足安全環(huán)保需求的小功率集成的AC/DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計

STARplug是電壓控制型的PWM電路，通過調(diào)制芯片內(nèi)部功率MOS管的導(dǎo)通時間，來控制通過變壓器初級峰值電流，從而使輸出電壓穩(wěn)定。

為了說明STARplug穩(wěn)壓機理，將TEA162X系列實用電路中的有關(guān)部份描述成圖4、5。由圖不難看出，PWM比較器的兩個輸入，一個是RC端(第3腳)并接的電阻Ross和電容Cosc，用來設(shè)定電路的開關(guān)頻率。另一個是Reg端(第4腳)連接的外部電壓，反映的是輸出負載的變化。加在Reg端的電壓與芯片內(nèi)部電壓源(2.5V)之差,再乘以10倍,即為加到PWM端上的信號電壓Vreg-intern。Vreg-intern與VRC在PWM比較器上進行比較，如果VRC比Vreg-intern低，則PWM輸出為“1”電平，功率MOS管截止。如果Vreg-intern越高，則MOS管導(dǎo)通時間越短，MOS管轉(zhuǎn)換的功率越小。反之，如果Vreg-intern越低，則MOS管導(dǎo)通時間越長，轉(zhuǎn)換的功率越大。(見圖5)

3. 電路保護功能

為闡明電路的保護功能，我們將芯片內(nèi)外有關(guān)部分單獨畫成圖6。Source是STARplug的第6條引腳，外接一電阻Rsrc到地，其阻值則根據(jù)過流保護的閾值來定。

圖6：STARplug保護電路圖

由圖6顯而易見功率MOS管導(dǎo)通時流過的電流經(jīng)電阻Rsrc轉(zhuǎn)換成電壓，加到芯片內(nèi)部的兩個比較器的同相輸入端，使STARplug分別實現(xiàn)過流保護和輸出短路保護。

過流保護

當負載加大或其他原因使Source腿上單個周期測出的瞬時電壓大于芯片內(nèi)部的電壓源0.5V時。則比較器的輸出將使功率MOS管關(guān)斷，從而切斷了大電流的運作，對功率MOS管起到了保護作用。

為了防止檢測出虛假的過流信號，對比較器加上了一個禁止端。當過流信號超過350ns時，比較器才動作。

輸出短路保護

由于某種原因，使輸出短路或繞組短路，引起Source腿上的電壓快速上升，以至超過0.75V，則另一個比較器將使轉(zhuǎn)換停止，MOS管關(guān)斷，阻止電流繼續(xù)加大。同樣該比較器也采取了相同的防止虛假信號的措施。

STARplug還提供精確的過溫保護。當結(jié)溫超過熱關(guān)斷溫度(典型值為160℃)時，電路將停止工作，供電電流降到啟動電流之下。一旦結(jié)溫降到關(guān)斷值之下時，電路將會恢復(fù)工作。

退磁檢測

STARplug始終是工作在不連續(xù)導(dǎo)通方式(DCM)。

由圖7可見，變壓器的輔助繞組通過一個電阻接到電路的Aux腿，芯片內(nèi)部有兩個反向并連的二極管，對輸入電壓進行箝位。只要次級二極管是導(dǎo)通的，則輔助繞組的電壓就是正的，就有電流注入Aux端，并被二極管箝位。只要Aux端的電壓大于100mV，則振蕩器停止工作，MOS管就不能開關(guān)。

在消磁時間tsuppr(典型為15us)內(nèi)，確認剩磁已消除。這個功能對于輸出電壓較低，以及變壓器漏感較大的場合特別有用。

圖7：STARplug退磁檢測

過壓保護

在芯片的框圖中，雖然沒有為過壓保護設(shè)計專門的通道，但這個功能是存在的。在實際應(yīng)用過程中，一旦產(chǎn)生過電壓，則必然將REG端的工作電平上拉，從而使初級繞組的工作行程立即終止。只有當過壓消除，REG端電壓恢復(fù)到正常值，功率MOS管才能正常開關(guān)。

STARplug的應(yīng)用

前已述及，STARplug有兩種反饋方式，這兩種方式就構(gòu)成了STARplug作為反激式AC/DC轉(zhuǎn)換器的兩種典型應(yīng)用電路。

圖2是最簡單最基本的應(yīng)用電路，其特征就是由變壓器的輔助繞組來反饋電網(wǎng)和負載的變化。

由圖2可見，由整流橋和濾波器組成了電路的輸入部分，并通過變壓器初級繞組加到TEA162x的Drn端。顯然，TEA162x是整個轉(zhuǎn)換器的心臟，以下圍繞TEA162x分析一下圖2的各部分電路。

1. 由C3R2組成振蕩電路。

振蕩電路元件的值是根據(jù)工作頻率來確定的，STARplug的開關(guān)頻率可在10kHZ到200kHZ之間工作，通常工作頻率大都選在40~100kHZ之間。

頻率選定了，則可按下式來計算元件值：

振蕩器的充電時間tcharge，由STARplug的參數(shù)表中查出為1us。

至于RC的取值，可先選定C，然后再算R值，要保持電路的穩(wěn)定，電容C必須大于220pF，但從效率方面來考慮，頻率高時亦不宜將電容選得太大，例如200kHZ時，C取10nF，則振蕩器的功耗達到12.5mW，這顯然是不可取的。

推薦實例：開關(guān)頻率取100kHZ，這時振蕩器的時間常數(shù)為2.7us，C取330pF，R=7.5kΩ。

2. 過流保護和繞組短路保護電阻R3：

電阻R3設(shè)置了變壓器初級峰值電流，也設(shè)定了最大傳輸?shù)妮敵龉β?，電阻R3的值可用下式計算：

由STAR plug的手冊可得知：

實例：一個3W的電源，開關(guān)頻率為100kHZ，效率為75%，通過變壓器的峰值電流為230mA(反射電壓)，則電阻R3設(shè)定為2Ω，限定峰值電流為250mA。

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