基于NCP1337準(zhǔn)諧振電源的分析和設(shè)計(jì)

3 15V／60W電源設(shè)計(jì)實(shí)例
本文利用NCPl337設(shè)計(jì)的準(zhǔn)諧振開關(guān)電源，是使用在工業(yè)平縫機(jī)控制器中的電源部分，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的線性電源，由于其體積小，可以節(jié)省空間，輸出電壓比較穩(wěn)定，因?yàn)楣I(yè)電網(wǎng)其電壓波動很大，在使用變壓器時(shí)輸出電壓波動大，控制可靠性下降，而開關(guān)電源則對輸入波形要求不高，輸入電壓變化使得輸出電壓影響不大。其技術(shù)要求為：交流輸入電壓90～265V，直流輸出電壓15V。電路原理圖如圖4所示，這里將電源輸入電路部分簡化，只用Uin代表交流電整流后輸入的直流電，而次級繞組輸出為15V直流電，其最大功率可達(dá)60W。由圖可以看到，此開關(guān)電源部分外圍元件很少，并且沒有外接諧振電容，使得設(shè)計(jì)更加簡單、方便。下面對其中的電路做簡要的說明：

1)尖峰電壓吸收電路
VD2、C4和R17組成尖峰電壓吸收電路，起主要作用是用來吸收MOSFET功率開關(guān)管在關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的上升沿尖峰電壓能量，減少尖峰電壓幅值，防止功率開關(guān)管過壓擊穿。
2)輸入欠壓電壓保護(hù)和過載補(bǔ)償電路
芯片所特有的輸入電壓監(jiān)測功能，通過R1、R2、R3、C2檢測輸入電壓來實(shí)現(xiàn)輸入過欠壓保護(hù)，電阻R4用來設(shè)定過載補(bǔ)償?shù)纳疃取?br /> 3)輔助電源電路
NCPl337雖然有內(nèi)部自供電系統(tǒng)，但是為了驅(qū)動大電流MOSFET，仍需要增加輔助電源。VD3、R9、C6、VD5、VT2和VD1構(gòu)成了輔助供電電路。
4)次級整流濾波電路
由于沒有嚴(yán)格的EMI要求，這里只簡單的使用了VD4和C7作為整流控制電路，并使用C8，C9和L1組成15伏整流濾波電路。
5)隔離電壓反饋取樣電路
U2、U3、R12、_R13、R14、C5、R15、和R16等組成次級電壓反饋電路，電阻R15、R16來設(shè)定電壓大小，具體值為2．5×(1+R15/R16)。
6)其它器件
R7、R8、R10和R11組成MOSFET驅(qū)動和電流采樣電路，VT1為2．5安900伏高壓MOSFET功率開關(guān)管，U1為NCPl337準(zhǔn)諧振PWM控制器。T1為PQ32／20鐵氧體磁芯高頻功率開關(guān)變壓器。C9為安規(guī)Y1電容。
7)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
根據(jù)上面的原理圖，制作實(shí)際的開關(guān)電源，并對不同負(fù)載情況進(jìn)行分析研究，波形圖由圖5、圖6和圖7顯示。圖5是空載運(yùn)行圖，可以看出芯片工作在軟跳周期模式，而且啟動都內(nèi)部軟化，即軟啟動運(yùn)行。圖6是20W負(fù)載波形圖，其開關(guān)頻率為124kHz，圖7是30W負(fù)載波形圖，其開關(guān)頻率為127kHz。對比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，其開關(guān)頻率也相應(yīng)變化，諧振次數(shù)減小了，但是開關(guān)都能在谷底值開通，使得電源工作在準(zhǔn)諧振模式。這樣開關(guān)電源的導(dǎo)通損耗將會減小，減小EMI干擾。

4 結(jié)束語
通過對NCPl337的研究使用，表明采用準(zhǔn)諧振技術(shù)的開關(guān)損耗、待機(jī)功率等方面都很突出，可以實(shí)現(xiàn)高效，低功耗，低成本等中小功率電源設(shè)計(jì)要求。