待機(jī)功耗很低的DVD開關(guān)電源設(shè)計(jì)

前言

　　在目前世界能源供應(yīng)日趨緊張,要求節(jié)能的呼聲日益高漲的背景下,DVD作為一大塊消費(fèi)電子類產(chǎn)品的節(jié)能也不可避免的提到日程上來(lái).安森美半導(dǎo)體所提出的DVD電源方案,既能符合最嚴(yán)格的待機(jī)功耗標(biāo)準(zhǔn),而且也不會(huì)帶來(lái)成本上漲的憂慮.本文介紹如何應(yīng)用NCP1200P40來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)全范圍輸入,電路簡(jiǎn)單,所需外圍器件少,成本低的DVD電源(如圖一所示)

一 正常模式

　　開機(jī)啟動(dòng)時(shí),NCP1200由二極管D218從交流側(cè)供電,經(jīng)過(guò)IC8腳向電容C207以4mA速率充電.在Vcc電壓達(dá)到11.4V時(shí),NCP1200 開始工作.(此工作狀態(tài)稱為動(dòng)態(tài)自供電DSS,為安森美公司專利技術(shù)*)工作狀態(tài)建立以后,IC供電將由輔助繞組通過(guò)D207,R203供電, 切斷內(nèi)部啟動(dòng)電流源,在最大程度上減小電源的損耗.在這里, 安森美公司為客戶不同要求提供了很大的靈活性,高壓供電可從交流側(cè)接二極管,也可從高壓端直接接NCP1200八腳. 從高壓端直接接到八腳,整流電壓400V,充電電流4mA ,Cvcc典型值10uF,充 電時(shí)間計(jì)算為5ms,IC損耗和驅(qū)動(dòng)MOS管電流我們?cè)O(shè)為1.5mA, 因此下降時(shí)間為13.3ms , 總損耗為 400*4mA*5ms/(5ms+13.3ms) =437mW. 從交流側(cè)接二極管,第八腳的平均電壓變?yōu)?*Vacmax/(,損耗更下降為278mW. 我們還可以接一個(gè)輔助繞組把VCC電壓抬高到高于11.4V,自動(dòng)切斷內(nèi)部啟動(dòng)電流源,集成電路將完全由這一繞組供電,這樣損耗將進(jìn)一步下降(要確保 VCC電壓不能高于16V,可在輔助繞組處串聯(lián)一個(gè)電阻解決,如應(yīng)用原理圖).這里要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn),NCP1200可以在不需輔助繞組情況下正常工作.這只取決于客戶的應(yīng)用要求.

　　采用NCP1200設(shè)計(jì)的DVD開關(guān)電源所需的外圍器件非常少,不僅為客戶設(shè)計(jì)更小的DVD電源提供了方便,還降低了成本.將更多的功能模塊集中在IC里,將提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性.下圖為正常工作時(shí)的Vds波形.

二 待機(jī)模式

　　如圖1, 當(dāng)MCU給出待機(jī)控制信號(hào), 即STBY=H時(shí), Q202和Q201導(dǎo)通, 電容C221上的60V電壓對(duì)C222充電,由于TL431反饋接在5V_STBY端, 光偶反饋電流加大,占空比被拉低,使5V_STBY端子的電壓維持在5V.由于本來(lái)60V的輸出電壓被調(diào)整為5V輸出, 使得開關(guān)的占空比變得很小, 所以所有其它輸出電壓也變得很小, 大約被壓縮12倍, 此時(shí)全部輸出消耗的功率變小.

　　在此DVD電源中需要值得注意的是電容C221的選擇,其電容值建議不要超過(guò)6.8uF,否則在開機(jī)時(shí)電容上會(huì)有一個(gè)尖峰,可能會(huì)造成三極管Q201的損壞.本例中選取為4.7uF.

　　當(dāng)在待機(jī)模式時(shí),光偶反饋?zhàn)兊煤苤?直接拉低2腳FB電壓,當(dāng)2腳電壓低于設(shè)定值時(shí),IC既進(jìn)入一種稱之為SKIP CYCLE的工作狀態(tài).使得整個(gè)電源的損耗降低. 當(dāng)電源進(jìn)入SKIP CYCLE模式時(shí), 所有的輸出包括IC供電電源都降低, NCP1200通過(guò)內(nèi)部的動(dòng)態(tài)自供電電路維持自身的供電. 下圖為待機(jī)工作時(shí)的Vds波形采用NCP1200設(shè)計(jì)的DVD電源待機(jī)功能,在待機(jī)時(shí)損耗非常小,完全符合IEA最新建議要求.

　　IEA最新建議:

　　輸入功率范圍0.3W-15W

　　2001.1 / 1W 2002.1 / 0.75W 2003.1 / 0.3W

　　輸入功率范圍 15W-50W

　　2001.1 / 1W 2002.1 / 0.75W 2003.1 / 0.5W

　　輸入功率范圍 50W-75W

　　2001.1 / 1W 2002.1 / 0.75W 2003.1 / 0.75W

三 過(guò)載短路保護(hù)

　　當(dāng)電源工作在過(guò)載情況時(shí),所有輸出將強(qiáng)制到一個(gè)低電位,光電偶合器U203將沒(méi)有電流流過(guò),電流設(shè)置點(diǎn)達(dá)到最高,2腳FB電壓也達(dá)到 4.2V.NCP1200內(nèi)部設(shè)有一個(gè)過(guò)載保護(hù)電路,當(dāng)2腳FB電壓超過(guò)4V時(shí)將觸發(fā),NCP1200將強(qiáng)制發(fā)出低占空比電壓. 由于在過(guò)載條件下,輸出電壓處在低電位,輔助繞組不能供電,C207上的電壓Vcc將線性下降,當(dāng)Vcc電壓降到9.8V時(shí),過(guò)載情況仍然存在,為防止動(dòng)態(tài)自供電(DSS)觸發(fā),NCP1200會(huì)終止驅(qū)動(dòng)脈沖,并使電路進(jìn)入待機(jī)狀態(tài).在此狀態(tài)電流消耗典型值為350uA.當(dāng)Vcc電容繼續(xù)放電到典型值 6.3V時(shí),NCP1200接通電流源,當(dāng)Vcc電壓到達(dá)典型值11.4V時(shí),IC將開始新的周期,如果故障條件在達(dá)到UVLOh前已消除,則電路將正常工作,否則將開始下一個(gè)故障周期.此種情形同樣也可應(yīng)用于環(huán)路開路, 當(dāng)光偶開路時(shí),2腳FB電壓達(dá)到最高值4.2V觸發(fā)保護(hù),過(guò)程和過(guò)載保護(hù)一樣.

結(jié)語(yǔ)

　　NCP1200是一款集成度非常高的開關(guān)電源控制芯片,設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便,縮短了電源工程師設(shè)計(jì)周期.而且這一芯片已經(jīng)大量應(yīng)用于不同的電源領(lǐng)域。例如手提電腦充電器，打印機(jī)電源等，獨(dú)特的動(dòng)態(tài)自供電及SKIP CYCLE技術(shù)使得NCP1200也非常適合應(yīng)用在DVD綠色電源上,為世界能源作出一點(diǎn)貢獻(xiàn)。