采用NCP1200的簡(jiǎn)單離線開關(guān)電源設(shè)計(jì)

離線開關(guān)電源(SMPS)在消費(fèi)產(chǎn)品和工業(yè)產(chǎn)品(如DVD播放器、機(jī)頂盒等)中得到廣泛的應(yīng)用，然而，若干年以前這類電源設(shè)計(jì)工作經(jīng)常遭遇失敗，設(shè)計(jì)工程師在沒有更佳選擇的情況下，只能采用他們熟悉的傳統(tǒng)的、龐大而笨重的變壓器來(lái)設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在，隨著對(duì)市場(chǎng)的深入認(rèn)識(shí)，尤其是對(duì)設(shè)計(jì)工程師的期望的深入了解，半導(dǎo)體公司先后推出了系列新型密集、低成本的控制器，為設(shè)計(jì)工程師設(shè)計(jì)低成本高性能離線開關(guān)電源提供了更多的選擇。本文將以安森美半導(dǎo)體公司NCP1200為實(shí)例，說(shuō)明離線開關(guān)電源設(shè)計(jì)的方法和特點(diǎn)。

采用NCP1200的方案特點(diǎn)

對(duì)于一個(gè)新技術(shù)和新IC產(chǎn)品，新設(shè)計(jì)工程師一般會(huì)很歡迎。但是，多年從事此類電源設(shè)計(jì)的工程師常常具有抵觸情緒，因?yàn)樗麄兊慕?jīng)驗(yàn)和知識(shí)可能在新的技術(shù)和產(chǎn)品中不這么管用。NCP1200的設(shè)計(jì)就充分考慮了設(shè)計(jì)工程師面臨的需要。

1. 去掉了輔助線圈

安森美的VHVIC技術(shù)可以直接從高DC電壓為IC供電，稱為動(dòng)態(tài)自供電(DSS)方式。在應(yīng)用于電池充電器的情況下，可以不必設(shè)計(jì)特殊的初級(jí)電路來(lái)處理輔助電壓，這個(gè)原理同樣適用于接通和關(guān)斷一個(gè)直接連到高壓電源(高達(dá)500V)的電流源的情況。

2. 具有短路保護(hù)

通過(guò)不斷監(jiān)測(cè)反饋線的情況，IC能夠檢測(cè)短路故障，并立即降低輸出功率，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)提供保護(hù)。一旦短路消失，控制器恢復(fù)到正常的運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)于恒壓源，可以去掉這個(gè)保護(hù)功能。顯示在出現(xiàn)短路時(shí)電路的運(yùn)行情況，電路產(chǎn)生受控的突發(fā)模式以保證低的平均輸出電流。該IC的外圍器件有Vcc旁路電容器和檢測(cè)元件等。

3. 低待機(jī)功耗

SMPS在額定負(fù)載下具有良好的效率，但是當(dāng)輸出功率減小時(shí)，其效率將降低。采取跳過(guò)不必要的開關(guān)周期等處理技術(shù)，NCP1200大大減少了在輕負(fù)荷情況下的功耗。在空載的情況下， NPC1200能夠使整個(gè)待機(jī)功率很容易達(dá)到國(guó)際能源機(jī)構(gòu)(IEA)的新指標(biāo)要求。

4. 運(yùn)行時(shí)無(wú)噪聲

當(dāng)峰值電流出現(xiàn)時(shí)不會(huì)跳過(guò)開關(guān)周期，當(dāng)峰值電流下降到用戶可調(diào)整的最大值的三分之一以下NCP1200才進(jìn)行跳周期，這樣設(shè)計(jì)中可以選擇便宜的磁性元件，而且不會(huì)有噪聲問題。

5. 外部MOSFET的連接

由于外部 MOSFET放在IC以外，設(shè)計(jì)工程師可以選擇防雪崩器件。在某些情況下無(wú)需有源箝位網(wǎng)絡(luò)就能夠工作，例如低輸出功率的應(yīng)用。同時(shí)，通過(guò)控制MOSFET柵極信號(hào)電流可以降低器件的切換速率，從而降低電磁干擾(EMI)。

6. SPICE模型

采用一個(gè)專用的模型可以進(jìn)行逐周期的瞬態(tài)仿真，同時(shí)也可用于閉環(huán)仿真。可以從安森美半導(dǎo)體網(wǎng)站下載現(xiàn)成的模型，包括NCP1200相關(guān)部分的Pspice模型, INTUSOFT的 IsSpice模型以及Spectrum-Software的μCap模型。

采用NCP1200的應(yīng)用電路

提供了一個(gè)NCP1200的應(yīng)用原理圖。這個(gè)簡(jiǎn)圖顯示了一個(gè)3.5W電源的設(shè)計(jì)，該電路只有兩個(gè)外圍元件： Vcc電容(可以低達(dá)1μF)和Rsense。在電路中可以控制MOSFET的柵極。由于它的雪崩性能與低漏感變壓器的設(shè)計(jì)相結(jié)合，設(shè)計(jì)工程師不再需要其它電路所用的昂貴的箝位網(wǎng)絡(luò)。如果出現(xiàn)了輸出短路，NCP1200將會(huì)安全地鎖住電源，直到故障排除才自動(dòng)恢復(fù)到正常狀態(tài)。

在1W到30W的離線電源應(yīng)用中，都可采用該IC實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。這些應(yīng)用包括：電池充電器、AC/DC適配器、PC電源、機(jī)頂盒等等。根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求，NCP1200可以選擇在40kHz、60kHz和100kHz三個(gè)不同開關(guān)頻率上工作。