歐陽一星

長沙市長郡梅溪湖中學

電流控制單片開關(guān)電源的應(yīng)用

歐陽一星

長沙市長郡梅溪湖中學

電源屬于電氣設(shè)備的核心，其質(zhì)量對于電子設(shè)備的運行質(zhì)量有著重要的影響。隨著技術(shù)的發(fā)展，各類電子產(chǎn)品朝著小型化趨勢發(fā)展，由于此類設(shè)備功耗較大，需要配以高效的電源供電系統(tǒng)。本文主要針對電流控制模式單片開關(guān)電源的應(yīng)用方式展開分析。

電流控制 單片開關(guān)電源 應(yīng)用

1 引言

電流控制模式的單片開關(guān)電源產(chǎn)生于20世紀90年代，自產(chǎn)生以來它表現(xiàn)出了強大的能量，成為開關(guān)電源領(lǐng)域里的一項具有發(fā)展前景的新產(chǎn)品，在國內(nèi)外的電源界引起了相關(guān)專家的高度重視。電流控制模式單片開關(guān)電源具有較高的性價比、集成度非常高、外圍電路也較為簡單、各項性能指標相對較好，現(xiàn)在已經(jīng)成為中小功率的開關(guān)電源以及精密開關(guān)電源的首選模式。目前電流控制模式的單片開關(guān)電源的發(fā)展方向為體積小、自重輕、節(jié)能、使用安全。本文著重介紹了單片開關(guān)電源領(lǐng)域的新技術(shù)。

2 “綠色節(jié)能”型單片開關(guān)電源

目前國內(nèi)外許多著名的IC生產(chǎn)廠家都在電流控制模式的單片控制模式的單片開關(guān)電源的設(shè)計上投入了巨大的財力和人力，致力于開發(fā)出低功耗、節(jié)能型的單片開關(guān)電源集成電路。目前也已經(jīng)取得了一定的成績，如飛利浦公司的TEAI520系列，此系列的產(chǎn)品加工技術(shù)和工藝都具有節(jié)能性，所以被電源界稱為“綠色芯片”。TEA1520系列在電池充電器、電視網(wǎng)絡(luò)機頂盒、監(jiān)視器等設(shè)備上的應(yīng)用十分廣泛。此外還被廣泛應(yīng)用到了通信和網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。

TEA1520系列的產(chǎn)品采用了飛利浦公司的兩種專有集成工藝，這兩種工藝是高壓EZ-HV和低壓Bi-CMOS集成工藝。而且此系列的產(chǎn)品比較適合用于體積較小、功率較小，而且要求成本較低的50W以下的開關(guān)電源。它的綠色節(jié)能特性主要體現(xiàn)在：在待機狀態(tài)下，功耗率極低。另外在此電源內(nèi)部設(shè)計了一個“谷值開關(guān)”電路，能夠有效使導通狀態(tài)下的電容的損耗降到最低狀態(tài)，且自動降低低功耗輸出時的開關(guān)頻率，使芯片保持了低頻工作模式，有效降低了芯片功耗。

3 單片開關(guān)電源的電路設(shè)計要求

開關(guān)電源是由輸入整流濾波器、輸入電網(wǎng)濾波器、開關(guān)變換器、控制電路、輸出整流濾波器、輔助電源、保護電路幾個部分構(gòu)成。在交流輸入電壓經(jīng)過電網(wǎng)濾波后，整流濾波處理為粗糙的直流電壓，由變換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓，再通過輸出整流濾波電路，獲取到直流電壓。

（1）在單片開關(guān)電源的反饋電路中要把配光點耦合器跟輸出電路隔離開來。在設(shè)計過程中，可以把TL431型可調(diào)式精密關(guān)聯(lián)穩(wěn)壓器添加到精密開關(guān)電源當中，以構(gòu)成外部誤差放大器，起到電路穩(wěn)壓管的作用。精密開關(guān)電源可以有效把電壓調(diào)整率和電流調(diào)整率控制在上下0.2%的范圍內(nèi)，使之符合了線性集成穩(wěn)壓電壓的指標。

（2）在光電耦合器的選擇上，我們可以選擇PC817A、NEC2501、6N137等型號的電流傳輸比能線性變化的耦合器。這種光電耦合器傳輸模擬信號質(zhì)量準確性好，信號不失真，對于開關(guān)電源的穩(wěn)壓性能非常好。

（3）為了良好地吸收漏感引起的尖峰電壓，需要設(shè)計好保護電路，確保MOSFET能夠正常運行。具體方法有：（1）采用順變電壓抑制二極管和超快恢復二極管組成鉗位電路。（2）由順變電壓抑制二極管和硅整流管構(gòu)成鉗位電路。（3）由阻容元件和超快恢復二極管組成吸收電路。在芯片使用過程中，需要增加散熱器來保證芯片的安全運行。為了防止開關(guān)電源向外產(chǎn)生干擾，同時也為了防止干擾進入電網(wǎng)內(nèi)部，可以引入把電源噪聲濾波器加入到電源進線的方法。在使用此類芯片的時候，要盡量減少源極引線的長度?？梢酝ㄟ^在穩(wěn)壓電源輸出端接入小負荷的電阻的方法來穩(wěn)定空載時輸出電壓。

4 電流控制模式單片開關(guān)電源的工作模式

電流控制模式單片開關(guān)電源有連續(xù)模式和不連續(xù)模式兩種模式的開關(guān)電源基本工作模式。在連續(xù)工作模式下，初級開關(guān)電流從某一個值開始上升，到一定峰值以后會迅速歸零。開關(guān)電流波形呈梯形。這就說明，在此模式下在每個開關(guān)周期不能將儲存在高頻變壓器的能量完全釋放掉，在下一個周期開始之前就存在一定的初始能量。所以采用此模式可以有效減小初級峰值電流和有效值電流，從而起到降低芯片功耗的目的。但是此模式要求增大初級電感量，這就使得高頻變壓器的體積較大。所以說連續(xù)模式下的高頻變壓器的體積較大，功率較小。而不連續(xù)模式的開關(guān)電路的的初始值是零，然后逐漸上升到峰值，再降低歸零。這就要求高頻變壓器的能力在下一個周期開始之前就要釋放完，開關(guān)電流波的形狀是三角形。此模式的開關(guān)適合于輸出功率較大、尺寸較小的高頻變壓器。

5 結(jié)語

總之，電流控制模式單片開關(guān)電源符合現(xiàn)代化的節(jié)能環(huán)保的要求，廣泛應(yīng)用到了各種通用開關(guān)電源、精密開關(guān)電源和家用電器的待機電源系統(tǒng)當中，在未來有著廣闊的發(fā)展前景。

[1]張鷹峰,李少林,劉海浪,張敬超.移相全橋軟開關(guān)電源設(shè)計[J].機械工程與自動化.2007(05)

[2]劉永春,王柯,劉海濤.車載24V轉(zhuǎn)5V開關(guān)電源的分析與設(shè)計[J].汽車電器.2013(09)

[3]沙占友,王彥朋.功率開關(guān)管及LED驅(qū)動芯片的散熱器設(shè)計[J].電源技術(shù)應(yīng)用.2012(07)

[4]劉賢鍇.基于電源芯片VB409的無變壓器供電電源設(shè)計[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用.2007(12)