簡化離線式開關(guān)電源的設(shè)計(jì)

　　表2列出了兩種模式的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　兩種模式各有其優(yōu)缺點(diǎn),可根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行選擇?？梢蕴暨x大負(fù)載的連續(xù)模式設(shè)計(jì),或選擇小負(fù)載的非連續(xù)模式設(shè)計(jì)。有電壓和電流兩種控制模式,在電壓模式中,次邊電壓被反饋,直接控制工作循環(huán);而在電流模式中,次邊電壓被反饋,控制最大的開關(guān)電流,即控制IC的PWM部分使開關(guān)閉合,當(dāng)電流達(dá)到反饋設(shè)定的極限時(shí),開關(guān)就斷開。

控制器的選擇
　　過去,大多數(shù)SMPS系統(tǒng)采用分立控制器IC和用場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)作為開關(guān),現(xiàn)在可以采用集成控制器,這些集成器件針對(duì)各種功率級(jí)別和應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化,通?？煞譃殡p芯片式和單芯片式兩類。雙芯片式包括控制器芯片和MOSFET芯片,而單芯片式僅有一個(gè)芯片,一般采用BCDMOS工藝制造。采用BCDMOS工藝制造高壓功率MOSFET器件,它的局限性多于采用優(yōu)化MOSFET工藝制造的器件。通常,采用BCDMOS工藝制造的芯片的單位面積RDS(on)值會(huì)高出許多。

　　然而,單芯片解決方案的成本較低,在低功率應(yīng)用領(lǐng)域具有優(yōu)勢(shì)。因此,一般是為高功率應(yīng)用選擇雙芯片方案,而為低功率應(yīng)用選擇單芯片方案,高低功率的分界點(diǎn)在15至20W左右,飛兆半導(dǎo)體有提供兩種類型的功率開關(guān)。

應(yīng)用實(shí)例
　　圖4所示為采用KA5M0365R的通用開關(guān)模式電源的電路圖,KA5M0365R是雙芯片器件。電源的輸入電壓為85～265VAC,開關(guān)頻率為66kHz,輸出為3.3V、1.2A,5V、1.5A,9V、0.5A和33V、0.1A。

　　內(nèi)部MOSFET的額定值為3A和650V,但不是簡單的MOSFET,而是SenseFET,其源極面積約有1%被隔離出來,形成次感應(yīng)源極。漏極電流的1%來自感應(yīng)源極,它流經(jīng)集成電阻器,便于準(zhǔn)確地測(cè)量電流值,不存在與外部電流采樣電阻器相關(guān)的損耗。

　　自線路輸入端開始,首先是一個(gè)用于抑制EMI的濾波器,接下來是橋型整流器、NTC電阻器和濾波電容器。NTC電阻器用于避免開關(guān)閉合時(shí)的電流浪涌。在第一次接通電源時(shí),FPS以旁路模式工作,吸收極少的電流,Vcc電容器被充電,一旦達(dá)到電壓鎖定閾值15V范圍的上限,該器件就開始開關(guān),它的電流需求增加,Vcc電壓開始下降。然而,假定Vcc電容器足夠大,Vcc電壓仍保持在電壓鎖定閾值范圍的較低水平,在正常運(yùn)作期間,第三線圈開始供電。

　　緩沖網(wǎng)絡(luò)(Snubber Network)連接在變壓器初級(jí)的兩端,以確保變壓器泄漏電感引起的尖峰信號(hào),不會(huì)造成開關(guān)漏極電壓超過其擊穿電壓。如果超過擊穿電壓,器件會(huì)發(fā)生雪崩,由于它具有一定的雪崩額定值,這樣僅僅多消耗一點(diǎn)功率,不需配置昂貴的齊納緩沖器。

　　有四個(gè)次級(jí)線圈提供四路電壓輸出,通過一個(gè)光耦,由431型電壓參考器提供反饋信號(hào)。

保護(hù)功能
　　所有的離線式電源必須達(dá)到一定的安全標(biāo)準(zhǔn),圖4所示的設(shè)計(jì)具有良好的保護(hù)功能,得益于控制器具有的過載保護(hù)、過壓保護(hù)、過流保護(hù)、欠壓保護(hù)和過熱保護(hù)特性。

　　如果電源超負(fù)載但未短路,輸出電壓將會(huì)降低,反饋電壓上升,占空比增加以進(jìn)行補(bǔ)償。然而,因?yàn)槌踹呺娏饔邢?可轉(zhuǎn)換的最大功率也是有限的,因此反饋電壓將繼續(xù)上升。一旦它達(dá)到閾值,器件的開關(guān)動(dòng)作就會(huì)停止。過載保護(hù)可延時(shí)以避免負(fù)載瞬變導(dǎo)致的錯(cuò)誤觸發(fā)。如果在反饋回路中出現(xiàn)開路故障,反饋引腳電壓將上升,導(dǎo)致工作循環(huán)增加,輸出電壓也將上升,Vcc引腳電壓同樣也上升,一旦Vcc電壓達(dá)到保護(hù)閾值,設(shè)備就關(guān)閉,以避免損害次級(jí)。

　　如果在反饋回路中出現(xiàn)短路故障,反饋引腳將接地,器件的開關(guān)動(dòng)作也會(huì)停止。如果次級(jí)整流器發(fā)生短路,或負(fù)載短路,在開關(guān)閉合之后,立即有大電流流經(jīng)開關(guān),從而造成損害。因此,器件會(huì)測(cè)量在開關(guān)閉合后極短時(shí)間內(nèi)的電流,如果電流值比閾值高,器件會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。如果器件試著自動(dòng)重新啟動(dòng),保護(hù)功能會(huì)鎖死開關(guān)動(dòng)作以避免重復(fù)的應(yīng)力。另外,器件具有前沿屏蔽功能。

針對(duì)特定應(yīng)用的改進(jìn)
　　低功率電源常常是備用、輔助電源,或用于內(nèi)務(wù)處理,FSDH0165或FSDH565等單芯片器件適用于此類電源,芯片集成了控制器和SenseFET。