采用NCP1200的簡單離線開關(guān)電源設(shè)計

離線開關(guān)電源(SMPS)在消費產(chǎn)品和工業(yè)產(chǎn)品(如DVD播放器、機頂盒等)中得到廣泛的應(yīng)用，然而，若干年以前這類電源設(shè)計工作經(jīng)常遭遇失敗，設(shè)計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設(shè)計。現(xiàn)在，隨著對市場的深入認(rèn)識，尤其是對設(shè)計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)計工程師設(shè)計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為實例，說明離線開關(guān)電源設(shè)計的方法和特點。

采用NCP1200的方案特點

對于一個新技術(shù)和新IC產(chǎn)品，新設(shè)計工程師一般會很歡迎。但是，多年從事此類電源設(shè)計的工程師常常具有抵觸情緒，因為他們的經(jīng)驗和知識可能在新的技術(shù)和產(chǎn)品中不這么管用。NCP1200的設(shè)計就充分考慮了設(shè)計工程師面臨的需要。

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)計特殊的初級電路來處理輔助電壓，這個原理同樣適用于接通和關(guān)斷一個直接連到高壓電源(高達(dá)500V)的電流源的情況。

2. 具有短路保護(hù)

通過不斷監(jiān)測反饋線的情況，IC能夠檢測短路故障，并立即降低輸出功率，對整個系統(tǒng)提供保護(hù)。一旦短路消失，控制器恢復(fù)到正常的運行狀態(tài)。對于恒壓源，可以去掉這個保護(hù)功能。顯示在出現(xiàn)短路時電路的運行情況，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旁路電容器和檢測元件等。

3. 低待機功耗

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，其效率將降低。采取跳過不必要的開關(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能夠使整個待機功率很容易達(dá)到國際能源機構(gòu)(IEA)的新指標(biāo)要求。

4. 運行時無噪聲

當(dāng)峰值電流出現(xiàn)時不會跳過開關(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)計中可以選擇便宜的磁性元件，而且不會有噪聲問題。

5. 外部MOSFET的連接

由于外部 MOSFET放在IC以外，設(shè)計工程師可以選擇防雪崩器件。在某些情況下無需有源箝位網(wǎng)絡(luò)就能夠工作，例如低輸出功率的應(yīng)用。同時，通過控制MOSFET柵極信號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

采用一個專用的模型可以進(jìn)行逐周期的瞬態(tài)仿真，同時也可用于閉環(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NCP1200的應(yīng)用原理圖。這個簡圖顯示了一個3.5W電源的設(shè)計，該電路只有兩個外圍元件： 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)計相結(jié)合，設(shè)計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將會安全地鎖住電源，直到故障排除才自動恢復(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實現(xiàn)設(shè)計。這些應(yīng)用包括：電池充電器、AC/DC適配器、PC電源、機頂盒等等。根據(jù)具體的設(shè)計要求，NCP1200可以選擇在40kHz、60kHz和100kHz三個不同開關(guān)頻率上工作。