空調控制器開關電源設計的方案
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
目前，家用空調控制器的電源絕大部分仍是使用低頻鐵芯變壓器經(jīng)二極管整流，電容濾波后直接輸出12伏電源。由于12伏電源沒有穩(wěn)壓，輸出電壓值會隨著輸入市電電壓的升高或降低而變化。而空調控制器中必不可少的繼電器的線包電壓都是由12伏電源提供的，所以當市電電壓過低時，12伏電壓也過低，這便導致繼電器吸合不可靠，影響了空調的可靠性。當市電電壓過高時也會因12伏電壓過高，而導致繼電器線包熱損耗大大增加，使得繼電器老化加快，這也是影響空調使用壽命的一個不容忽視的因素?？照{控制器很多的控制功能都是由繼電器來完成，要想省去這些繼電器也是不可能的，這就使得空調制造商不得不選用寬工作電壓范圍、價格高的繼電器。
另外一個值得注意的問題是這種低頻線性電源的轉換效率低，靜態(tài)損耗電流大，沒有可恢復的過載、過溫、短路等保護作用，安全隱患多。
由于空調控制器使用這種低頻變壓器線性電源存在著上述諸多安全隱患和缺點，因此，低頻線性電源方案表面上看是一個低成本的方案，但從空調整機成本和維護成本來看，使用這種線性電源成本并不一定低，這樣，也就不能提高空調制造商的利潤。正因為如此，國外的空調控制器中都已不再使用這種低頻變壓器線性電源，取而代之的是克服了這種低頻線性電源缺點的高效、節(jié)能、穩(wěn)定可靠的開關電源。其原理框圖見圖1。
圖1：開關電源原理框圖
安森美公司根據(jù)市場要求推出了電路簡單、隔離式、效率高、節(jié)能型單片開關電源專用集成電路NCP101X系列，它是專門為取代家用電器及工業(yè)領域所用的小功率線性電源而設計的，其中的NCP1014尤其適用于設計家用空調控制器的開關電源。
NCP1014單片開關電源的性能特點
NCP1014單片開關電源IC能滿足交流85－265伏寬電壓輸入范圍和輸出功率在10W以內的家用空調控制器 開關電源的設計，這種開關電源不僅能取代現(xiàn)有的笨重的線性電源變壓器，而且還可增加控制器電源多種保護功能，提高空調的可靠性。NCP1014主要還有以下性能特點：
1）能以最少數(shù)量的外圍元器件，構成隔離式、節(jié)能型開關電源。與傳統(tǒng)的低頻線性電源解決方案相比，不僅能達到比低頻線性電源更好的電壓調整率和負載調整率，而且還可提高整個電源的轉換效率。
2）采用了動態(tài)自供電技術，電源功率小于5W時，可省去輔助電源繞組，簡化了電源高頻開關變壓器的設計。利用頻率抖動技術能將電磁干擾降低至最少，還能減小EMI濾波器的器件和功耗。
3）內置700伏高壓MOS功率開關管，能適用在交流85～265伏寬電壓輸入范圍工作的開關電源，根據(jù)需要，電源可設計在連續(xù)（CCM）和不連續(xù)（DCM）兩種模式下工作。
4）超低功耗。IC如果采用外部偏置電路供電時，開關電源空載時能在低峰值電流的頻率跳變模式下無噪聲工作，整機的功耗小于100毫瓦。
5）電流模式控制每個開關周期功率開關管的峰值電流，使開關電源具有良好的動態(tài)負載響應速度，IC內部同時自帶有1毫秒的軟啟動電路，可保證開關電源在開機時內部無電流、電壓過沖現(xiàn)象。固定的工作頻率有65kHz、100kHz、130kHz三種可供選擇，可根據(jù)電源體積大小靈活選擇不同的開關變壓器體積。
6）保護功能完善。反饋光耦可直接與IC反饋腳連接，無需復雜的外圍電路。芯片內部有短路后自動重啟動的保護電路、開環(huán)故障檢測及過壓鎖定保護電路、限流保護電路和具有滯后特性的過熱保護電路。
NCP1014空調控制器開關電源的典型應用方案
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