安森美案例：雙開關(guān)正激轉(zhuǎn)換器及其應(yīng)用設(shè)計(jì)

　　MOSFET的導(dǎo)電損耗、開關(guān)導(dǎo)通損耗計(jì)算見等式(13)到(14)：

　　(13)

　　(14)

　　其中，交迭時(shí)間(Δt)由下列等式計(jì)算得出：

　　(15)

　　MOSFET的開關(guān)關(guān)閉損耗見等式(16)：

　　(16)

　　其中，交迭時(shí)間(Δt)由下列等式計(jì)算得出：

　　(17)

　　因此，MOSFET的總損耗為：

Plosses=Pcond+PSW,on+PSW,off=173+149+324=646 mW (18)

　　5) 二極管

　　次極二極管D1和D2維持相同的峰值反相電壓(PIV)，結(jié)合二極管降額因數(shù)(kD)為40%，可以計(jì)算出PIV，見等式(19)：

　　(19)

　　由于PIV100 V，故能夠選擇30 A、60 V、TO-220封裝的肖特基二極管MBRB30H60CT。

　　二極管導(dǎo)通時(shí)間期間的導(dǎo)電損耗為：

Pcond,forward=IoutVfDCmax=10x0.5x0.45=2.25 W (20)

　　關(guān)閉時(shí)間期間的導(dǎo)電損耗為：

Pcond,freewheel=IoutVf(1-DCmin)=10x0.5x(1-0.39) =3.05 W (21)

　　NCP1252應(yīng)用設(shè)計(jì)：NCP1252元件計(jì)算

　　1) 用于選擇開關(guān)頻率的電阻Rt

　　采用一顆簡單電阻，即可在50至500 kHz范圍之間選擇開關(guān)頻率(FSW)。假定開關(guān)頻率為125 kHz，那么我們就可以得到：

　　(22)

　　其中，VRt是Rt引腳上呈現(xiàn)的內(nèi)部電壓參考(2.2 V)。

　　2) 感測(cè)電阻

　　NCP1252的最大峰值電流感測(cè)電壓達(dá)1 V。感測(cè)電阻(Rsense)以初級(jí)峰值電流的20%余量來計(jì)算，其中10%為勵(lì)磁電流，10%為總公差：

　　(23)

　　(24)

　　3) 斜坡補(bǔ)償

　　斜坡補(bǔ)償旨在防止頻率為開關(guān)頻率一半時(shí)出現(xiàn)次斜坡振蕩，這時(shí)轉(zhuǎn)換器工作在CCM，占空比接近或高于50%。由于是正激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，重要的是考慮由勵(lì)磁電廠所致的自然補(bǔ)償。根據(jù)所要求的斜坡補(bǔ)償(通常為50%至100%)，僅能夠外部增加斜坡補(bǔ)償與自然補(bǔ)償之間的差值。

　　目標(biāo)斜坡補(bǔ)償?shù)燃?jí)為100%。相關(guān)計(jì)算等式如下：

　　內(nèi)部斜坡：

　　(25)

　　初級(jí)自然斜坡：

　　(26)

　　次級(jí)向下斜坡：

　　(27)

　　自然斜坡補(bǔ)償：

　　(28)

　　由于自然斜坡補(bǔ)償?shù)陀?00%的目標(biāo)斜坡補(bǔ)償，我們需要計(jì)算約33%的補(bǔ)償：

　　(29)

　　(30)

　　由于RcompCCS網(wǎng)絡(luò)濾波需要約220 ns的時(shí)間常數(shù)，故：

　　(31)

　　4) 輸入欠壓電阻

　　輸入欠壓(BO)引腳電壓低于VBO參考時(shí)連接IBO電流源，從而產(chǎn)生BO磁滯。

　　(32)

　　(33)

　　NCP1252演示板圖片及性能概覽

　　NCP1252演示板的詳細(xì)電路圖參見參考資料2,其頂視圖和底視圖則見圖3。

圖3：NCP1252演示板的頂視圖及底視圖。

　　在室溫及額定輸入電壓(390 Vdc)條件下，NCP1252演示板不同負(fù)載等級(jí)時(shí)的能效如圖4所示。從此圖可以看出，負(fù)載高于40%最大負(fù)載時(shí)，工作能效高于90%。這演示板還能藉在轉(zhuǎn)換器次級(jí)端同步整流，進(jìn)一步提升能效達(dá)幾個(gè)百分點(diǎn)。

圖4：NCP1252演示板在室溫及額定輸入電壓(390 Vdc)條件下的能效圖。

　　如前所述，NCP1252提供軟啟動(dòng)功能，其中一個(gè)目標(biāo)應(yīng)用就是替代UC38xx。NCP1252有一個(gè)專用引腳，支持調(diào)節(jié)軟啟動(dòng)持續(xù)時(shí)間及控制啟動(dòng)期間的峰值。

　　另外，NCP1252的待機(jī)能耗性能也很突出。這器件能藉將輸入欠壓(BO)引腳接地來關(guān)閉，而關(guān)閉時(shí)VCC輸入端汲入的電流小于100 μA。

　　總結(jié)：

　　本文介紹了正激轉(zhuǎn)換器磁芯復(fù)位技術(shù)的原理，比較了三次繞組、RCD鉗位及雙開關(guān)正激等常見的磁芯復(fù)位技術(shù)，分析了雙開關(guān)正激轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合安森美半導(dǎo)體基于雙開關(guān)正激磁芯復(fù)位技術(shù)的NCP1252固定頻率控制器，分享了這雙開關(guān)正激轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用設(shè)計(jì)過程。這器件集成了輸入欠壓檢測(cè)、軟啟動(dòng)及過載檢測(cè)等眾多特性。測(cè)試結(jié)果顯示，NCP1252提供極高的工作能效和極低的待機(jī)能耗，適合UC38xx替代、ATX電源、適配器及其它任何要求低待機(jī)能耗的應(yīng)用。