兩款低待機(jī)功耗SMPS電源的完整解決方案解析

本文將介紹高度集成的電子組件，這些組件構(gòu)建，加上一些無源外部組件，將提供具有專業(yè)性能的SMPS電源。因?yàn)橛糜赟MPS設(shè)計(jì)的集成解決方案的市場可用性非常廣泛，所以將考慮選具有代表性的組件。

安森美半導(dǎo)體NCP101X

NCP101X是用于制造低成本，低待機(jī)功耗SMPS電源的完整解決方案，該電源在單片結(jié)構(gòu)中集成了用于高電壓的功率MOSFET和電流控制模式。實(shí)際上，NCP101X系列組件包括一個(gè)700V功率MOSFET和一個(gè)以固定頻率工作的電流模式控制器。NCP101X系列提供PDIP-7或SOT-223封裝，提供快速設(shè)置價(jià)格低廉且功能強(qiáng)大的開關(guān)電源所需的所有功能，包括軟啟動(dòng)，頻率抖動(dòng)，短路保護(hù)，跳過周期，最大峰值電流設(shè)定點(diǎn)和動(dòng)態(tài)自供電（無需輔助繞組）。與市場上其他單片解決方案不同，NCP101X在所有可用的開關(guān)頻率（65、100、130 kHz）上產(chǎn)生的開關(guān)噪聲大大降低。當(dāng)電流設(shè)定值降至某個(gè)值以下時(shí)（例如，當(dāng)負(fù)載吸收降低時(shí)），設(shè)備會(huì)自動(dòng)進(jìn)入跳過循環(huán)模式，從而即使在吸收低的情況下也能確保高效率值。因?yàn)檫@種情況發(fā)生在最大峰值的大約四分之一處，所以不會(huì)產(chǎn)生噪音。典型的設(shè)備應(yīng)用包括用于充電器，電源，低功率AC / DC適配器。圖1顯示了該集成式開關(guān)調(diào)節(jié)器的典型應(yīng)用示例。

圖1：NCP101X的典型應(yīng)用

圖2顯示了基于NCP101X的一個(gè)完整的反激式轉(zhuǎn)換器的原理圖，該轉(zhuǎn)換器能夠從通用輸入電壓開始提供約6.5 W的輸出功率。此SMPS電源的實(shí)現(xiàn)具有非常緊湊的尺寸，在輸入電壓V IN = 100 V AC和輸出功率P OUT = 6.5 W時(shí)，效率為75.7％；在輸入電壓V IN = 100時(shí)，效率為75.7％。V AC和輸出功率P OUT = 6.5W。

圖2：基于NCP1012的反激轉(zhuǎn)換器

德州儀器（TI）UCC28722

TI的UCC28722反激式控制器可通過恒定電壓（CV）和恒定電流（DC）進(jìn)行操作，從而提供輸出電壓的隔離和調(diào)節(jié)，而無需光輸出耦合。該設(shè)備處理來自主電源開關(guān)和輔助反激繞組的信息，以提供對輸出以及負(fù)載電壓和電流的精確控制。UCC28722器件中實(shí)現(xiàn)的控制算法可獲得很高的運(yùn)行效率值，能夠滿足或超過適用的標(biāo)準(zhǔn)。與雙極晶體管電源開關(guān)的輸出接口可實(shí)現(xiàn)低成本轉(zhuǎn)換器。控制器的最大開關(guān)頻率為80 kHz，并始終保持對變壓器中初級峰值電流的控制。過電壓，過電流，欠壓保護(hù)功能有助于保持電路中組件的壓力處于受控狀態(tài)。

UCC28722還允許您通過使用外部電阻來對電纜中的壓降進(jìn)行補(bǔ)償編程。應(yīng)用包括適用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品，智能手機(jī)，平板電腦，相機(jī)，電視電源，計(jì)算機(jī)和家電的USB兼容適配器和充電器。在低功率負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，該器件通過使用低于28 kHz的開關(guān)頻率來降低電流吸收。初級側(cè)控制可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的電壓和恒定電流調(diào)節(jié)，快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及故障保護(hù)。可以通過簡單，低成本和低組件數(shù)的設(shè)計(jì)過程創(chuàng)建一個(gè)完整的充電解決方案。該設(shè)備使用從輔助繞組（VS）感測獲得的信息來檢查輸出電壓，而無需光耦或TL431等電壓基準(zhǔn)。這方面減少了組件的數(shù)量，并使項(xiàng)目更加經(jīng)濟(jì)和高效。UCC28722基于反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)用于輸入電壓范圍為85 V的AC / DC適配器和充電器AC（rms）至265 V AC（rms）。為了在整個(gè)輸入電壓范圍內(nèi)保持輸出電流的調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)應(yīng)使其在滿載條件下的工作盡可能接近f MAX。

圖3：UCC28722簡化的應(yīng)用圖

ADI LT8310

LT8310是一個(gè)易于使用的正向轉(zhuǎn)換器控制器，它從一個(gè)內(nèi)部穩(wěn)壓的10V電源驅(qū)動(dòng)一個(gè)N溝道MOSFET的柵極。該設(shè)備使用單個(gè)電源變壓器即可產(chǎn)生穩(wěn)定，穩(wěn)定且電隔離的輸出。通過光耦合器（隔離）或直接布線（非隔離）增加輸出電壓反饋后，電流模式調(diào)節(jié)功能被激活，從而提高了輸出電壓和負(fù)載響應(yīng)的精度。選擇變壓器繞組比率的靈活性使得無需使用極限占空比即可實(shí)現(xiàn)降壓或高升壓比。為了優(yōu)化效率，性能或外部組件的尺寸，可以在100 kHz至500 kHz之間設(shè)置開關(guān)頻率。用戶可編程的保護(hù)功能包括監(jiān)視輸入電壓（UVLO和OVLO）和開關(guān)電流。LT8310的軟啟動(dòng)功能有助于保護(hù)變壓器免受磁通飽和的影響?；贚T8310的電源用于許多領(lǐng)域，例如工業(yè)，汽車，國防，電信以及隔離和非隔離的DC / DC轉(zhuǎn)換器。在圖4中，我們可以觀察到基于LT8310的正激轉(zhuǎn)換器的方案。

圖4：基于LT8310的正激轉(zhuǎn)換器

正激轉(zhuǎn)換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是從降壓轉(zhuǎn)換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)派生而來的，它包括一個(gè)變壓器，一個(gè)由初級側(cè)上的PWM信號控制的開關(guān)晶體管，開關(guān)，一個(gè)電感和一個(gè)次級側(cè)的電容器側(cè)，如圖5所示。位于次級側(cè)的開關(guān)可以是非同步（二極管），同步（MOSFET）或其組合。該變壓器為隔離的應(yīng)用提供電流隔離。

圖5：正激轉(zhuǎn)換器的原理圖
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