电流控制单片开关电源的应用

2016-03-27欧阳一星

数码世界 2016年12期

关键词：单片功耗变压器

欧阳一星

长沙市长郡梅溪湖中学

电流控制单片开关电源的应用

欧阳一星

长沙市长郡梅溪湖中学

电源属于电气设备的核心，其质量对于电子设备的运行质量有着重要的影响。随着技术的发展，各类电子产品朝着小型化趋势发展，由于此类设备功耗较大，需要配以高效的电源供电系统。本文主要针对电流控制模式单片开关电源的应用方式展开分析。

电流控制单片开关电源应用

1 引言

电流控制模式的单片开关电源产生于20世纪90年代，自产生以来它表现出了强大的能量，成为开关电源领域里的一项具有发展前景的新产品，在国内外的电源界引起了相关专家的高度重视。电流控制模式单片开关电源具有较高的性价比、集成度非常高、外围电路也较为简单、各项性能指标相对较好，现在已经成为中小功率的开关电源以及精密开关电源的首选模式。目前电流控制模式的单片开关电源的发展方向为体积小、自重轻、节能、使用安全。本文着重介绍了单片开关电源领域的新技术。

2 “绿色节能”型单片开关电源

目前国内外许多著名的IC生产厂家都在电流控制模式的单片控制模式的单片开关电源的设计上投入了巨大的财力和人力，致力于开发出低功耗、节能型的单片开关电源集成电路。目前也已经取得了一定的成绩，如飞利浦公司的TEAI520系列，此系列的产品加工技术和工艺都具有节能性，所以被电源界称为“绿色芯片”。TEA1520系列在电池充电器、电视网络机顶盒、监视器等设备上的应用十分广泛。此外还被广泛应用到了通信和网络等领域。

TEA1520系列的产品采用了飞利浦公司的两种专有集成工艺，这两种工艺是高压EZ-HV和低压Bi-CMOS集成工艺。而且此系列的产品比较适合用于体积较小、功率较小，而且要求成本较低的50W以下的开关电源。它的绿色节能特性主要体现在：在待机状态下，功耗率极低。另外在此电源内部设计了一个“谷值开关”电路，能够有效使导通状态下的电容的损耗降到最低状态，且自动降低低功耗输出时的开关频率，使芯片保持了低频工作模式，有效降低了芯片功耗。

3 单片开关电源的电路设计要求

开关电源是由输入整流滤波器、输入电网滤波器、开关变换器、控制电路、输出整流滤波器、辅助电源、保护电路几个部分构成。在交流输入电压经过电网滤波后，整流滤波处理为粗糙的直流电压，由变换器将直流电压转换为交流电压，再通过输出整流滤波电路，获取到直流电压。

（1）在单片开关电源的反馈电路中要把配光点耦合器跟输出电路隔离开来。在设计过程中，可以把TL431型可调式精密关联稳压器添加到精密开关电源当中，以构成外部误差放大器，起到电路稳压管的作用。精密开关电源可以有效把电压调整率和电流调整率控制在上下0.2%的范围内，使之符合了线性集成稳压电压的指标。

（2）在光电耦合器的选择上，我们可以选择PC817A、NEC2501、6N137等型号的电流传输比能线性变化的耦合器。这种光电耦合器传输模拟信号质量准确性好，信号不失真，对于开关电源的稳压性能非常好。

（3）为了良好地吸收漏感引起的尖峰电压，需要设计好保护电路，确保MOSFET能够正常运行。具体方法有：（1）采用顺变电压抑制二极管和超快恢复二极管组成钳位电路。（2）由顺变电压抑制二极管和硅整流管构成钳位电路。（3）由阻容元件和超快恢复二极管组成吸收电路。在芯片使用过程中，需要增加散热器来保证芯片的安全运行。为了防止开关电源向外产生干扰，同时也为了防止干扰进入电网内部，可以引入把电源噪声滤波器加入到电源进线的方法。在使用此类芯片的时候，要尽量减少源极引线的长度。可以通过在稳压电源输出端接入小负荷的电阻的方法来稳定空载时输出电压。

4 电流控制模式单片开关电源的工作模式

电流控制模式单片开关电源有连续模式和不连续模式两种模式的开关电源基本工作模式。在连续工作模式下，初级开关电流从某一个值开始上升，到一定峰值以后会迅速归零。开关电流波形呈梯形。这就说明，在此模式下在每个开关周期不能将储存在高频变压器的能量完全释放掉，在下一个周期开始之前就存在一定的初始能量。所以采用此模式可以有效减小初级峰值电流和有效值电流，从而起到降低芯片功耗的目的。但是此模式要求增大初级电感量，这就使得高频变压器的体积较大。所以说连续模式下的高频变压器的体积较大，功率较小。而不连续模式的开关电路的的初始值是零，然后逐渐上升到峰值，再降低归零。这就要求高频变压器的能力在下一个周期开始之前就要释放完，开关电流波的形状是三角形。此模式的开关适合于输出功率较大、尺寸较小的高频变压器。