基于NCP107x系列的高能效AC

導(dǎo)讀：本文介紹一種所有DC-DC轉(zhuǎn)換器中最高效的開關(guān)穩(wěn)壓器，開關(guān)穩(wěn)壓器能效顯著高于線性穩(wěn)壓器，當(dāng)然，其不利的一面是開關(guān)過程中會(huì)產(chǎn)生很高的輸出噪聲。安森美半導(dǎo)體涵蓋2 W到25 W功率范圍的高能效AC-DC開關(guān)穩(wěn)壓器方案。

開關(guān)穩(wěn)壓器是所有DC-DC轉(zhuǎn)換器中最高效的一種穩(wěn)壓器。開關(guān)穩(wěn)壓器能效顯著高于線性穩(wěn)壓器，當(dāng)然，其不利的一面是開關(guān)過程中會(huì)產(chǎn)生很高的輸出噪聲。不過，開關(guān)穩(wěn)壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)廣泛適用于各種應(yīng)用場合，包括步升 （升壓）、步降 （降壓）和轉(zhuǎn)換電壓調(diào)節(jié)（升壓/降壓）。安森美半導(dǎo)體身為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體供應(yīng)商，積極推動(dòng)高能效創(chuàng)新，提供寬廣陣容的高能效電源產(chǎn)品及方案，涵蓋從高集成度功率因數(shù)控制器、AC-DC控制器、DC-DC控制器，到分立MOSFET、整流器、IGBT等，以及智能功率模塊（IPM）和功率集成模塊（PIM）等，用于計(jì)算機(jī)、消費(fèi)（電視機(jī)、DVD、機(jī)頂盒、游戲機(jī)等）、白家電、電信、工業(yè)及LED照明等重點(diǎn)應(yīng)用，符合或超越各種能效規(guī)范。

本文重點(diǎn)圍繞市場上的低功率應(yīng)用，如消費(fèi)類電器/白家電輔助電源、待機(jī)隔離電源、電表/智能電表電源、輔助電源、調(diào)制解調(diào)器/路由器AC-DC適配器、低功率LED照明、工業(yè)設(shè)備控制等，介紹安森美半導(dǎo)體涵蓋2 W到25 W功率范圍的高能效AC-DC開關(guān)穩(wěn)壓器方案。

圖1:市場上常見的低功率AC-DC開關(guān)穩(wěn)壓器應(yīng)用。

安森美半導(dǎo)體提供一系列高能效固定頻率脈寬調(diào)制（PWM）電流模式開關(guān)穩(wěn)壓器，包括：

ü NCP1010及NCP1011,用于0至5 W應(yīng)用；

ü NCP1012、NCP1013、NCP1014和NCP1015,用于5 W至10 W應(yīng)用；

ü NCP1027及NCP1028,用于5 W至15 W應(yīng)用；

ü NCP1070、NCP1071、NCP1072、NCP1075、NCP1076及NCP1077,用于3 W至15 W應(yīng)用；

ü NCP1124、NCP1126及NCP1129,用于10 W至30 W應(yīng)用；

ü NCP1136,用于15 W至20 W應(yīng)用。

其中，NCP107x、NCP112x及NCP1136是新的開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)品，也是本文探討重點(diǎn)。這些產(chǎn)品中，NCP107x集成了700 V高壓MOSFET開關(guān)，NCP112x集成了強(qiáng)固的650 V高壓MOSFET,而NCP1136集成了800 V高壓MOSFET.

1） NCP107x系列700 V單片集成開關(guān)穩(wěn)壓器

NCP107x系列單片開關(guān)穩(wěn)壓器采用PDIP-7或SOT-223封裝，與NCP101x系列引腳對(duì)引腳兼容。NCP107x系列采用電流模式65/100/130 kHz固定頻率工作，用于3 W至15 W功率的應(yīng)用，如平板電視輔助電源、白家電、電表等。

這系列器件支持頻率反走及跳周期模式，提升電源輕載能效。這系列器件還具有內(nèi)置高壓啟動(dòng)功能，支持動(dòng)態(tài)自供電（DSS），提供無損耗的啟動(dòng)序列。這系列器件的其它特性包括：短路保護(hù)、1 ms軟啟動(dòng)、頻率抖動(dòng)、Vcc引腳過壓保護(hù)等。NCP1070和NCP1071集成了導(dǎo)通阻抗為22 Ω的MOSFET,峰值電流分別250 mA和350 mA.NCP1072和NCP1075的MOSFET導(dǎo)通阻抗為11 Ω，峰值電流分別為250 mA和450 mA.NCP1076和NCP1077的MOSFET導(dǎo)通阻抗為4.3 Ω，峰值電流分別為650 mA和800 mA.

安森美半導(dǎo)體基于NCP107x開發(fā)了一系列參考設(shè)計(jì)。圖2顯示的是基于NCP1075/2的5至10 W參考設(shè)計(jì)，針對(duì)智能電表、電表及白家電應(yīng)用。這參考設(shè)計(jì)提供較高能效，同時(shí)提供低空載待機(jī)能耗。這參考設(shè)計(jì)演示板還提供低成本感測電路選擇。

圖2:用于智能電表、電表及白家電等應(yīng)用的NCP1072/5 5到10 W參考設(shè)計(jì)。

基于NCP1075的雙路輸出8 W參考設(shè)計(jì)（見圖3），提供優(yōu)異的能效水平及互穩(wěn)壓性能，用于白家電及工業(yè)設(shè)備等應(yīng)用。

圖3:用于白家電、工業(yè)設(shè)備等應(yīng)用的NCP1075 8 W雙路輸出參考設(shè)計(jì)。

基于NCP1070/1的參考設(shè)計(jì)（見圖4）典型輸出電壓為5 V,輸出電流1 A,提供80%的能效，適合低功率AC-DC適配器及消費(fèi)電子應(yīng)用。

圖4:用于低功率AC-DC適配器、消費(fèi)電子等應(yīng)用NCP1075 2到5 W參考設(shè)計(jì)。

基于NCP1076/7的20 W參考設(shè)計(jì)典型能效達(dá)80%,適合白家電及工業(yè)等應(yīng)用。

圖5:基于NCP1076/7的20 W參考設(shè)計(jì)。

基于NCP1075的12 W參考設(shè)計(jì)采用抽頭（tapped）電感來隔離交流信號(hào)，提高M(jìn)OSFET工作的占空比，提高系統(tǒng)能效及電路性能。這參考設(shè)計(jì)適合白家電、電表及工業(yè)設(shè)備等應(yīng)用。

圖6:基于NCP1075的12 W抽頭電感降壓參考設(shè)計(jì)。

為了配合采用極高交流主電源電壓供電的低功率應(yīng)用，安森美半導(dǎo)體還提供基于NCP1075、帶預(yù)穩(wěn)壓器的15 W參考設(shè)計(jì)。這采用設(shè)計(jì)采用專利的電路應(yīng)用，支持在2相（而非相位和中性點(diǎn)）之間供電，而沒有相應(yīng)雙輸入大電容及相應(yīng)高電源電壓的缺點(diǎn)，幫助降低BOM成本。

圖7:基于NCP1075開關(guān)穩(wěn)壓器和200 V預(yù)穩(wěn)壓器的極寬電壓范圍15 W參考設(shè)計(jì)。