待機功耗很低的DVD開關(guān)電源設(shè)計

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作為一大塊消費電子類產(chǎn)品的節(jié)能也不可避免的提到日程上來.安森美半導(dǎo)體所提出的DVD電源方案,既能符合最嚴(yán)格的待機功耗標(biāo)準(zhǔn),而且也不會帶來成本上漲的憂慮.本文介紹如何應(yīng)用NCP1200P40來設(shè)計一個全范圍輸入,電路簡單,所需外圍器件少,成本低的DVD電源(如圖一所示)

一 正常模式
開機啟動時,NCP1200由二極管D218從交流側(cè)供電,經(jīng)過IC8腳向電容C207以4mA速率充電.在Vcc電壓達(dá)到11.4V時,NCP1200 開始工作.(此工作狀態(tài)稱為動態(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D207,R203供電, 切斷內(nèi)部啟動電流源,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 電時間計算為5ms,IC損耗和驅(qū)動MOS管電流我們設(shè)為1.5mA ,
因此下降時間為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. 我們還可以接一個輔助繞組把VCC電壓抬高到高于11.4V,自動切斷內(nèi)部啟動電流源,集成電路將完全由這一繞組供電,這樣損耗將進一步下降(要確保 VCC電壓不能高于16V,可在輔助繞組處串聯(lián)一個電阻解決,如應(yīng)用原理圖).這里要強調(diào)一點,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.下圖為正常工作時的Vds波形.

二 待機模式
如圖1, 當(dāng)MCU給出待機控制信號, 即STBY=H時, Q202和Q201導(dǎo)通, 電容C221上的60V電壓對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6.8uF,否則在開機時電容上會有一個尖峰,可能會造成三極管Q201的損壞.本例中選取為4.7uF.
當(dāng)在待機模式時,光偶反饋變得很重,直接拉低2腳FB電壓,當(dāng)2腳電壓低于設(shè)定值時,IC既進入一種稱之為SKIP CYCLE的工作狀態(tài).使得整個電源的損耗降低. 當(dāng)電源進入SKIP CYCLE模式時, 所有的輸出包括IC供電電源都降低, NCP1200通過內(nèi)部的動態(tài)自供電電路維持自身的供電. 下圖為待機工作時的Vds波形
采用NCP1200設(shè)計的DVD電源待機功能,在待機時損耗非常小,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 過載短路保護
當(dāng)電源工作在過載情況時,所有輸出將強制到一個低電位,光電偶合器U203將沒有電流流過,電流設(shè)置點達(dá)到最高,2腳FB電壓也達(dá)到 4.2V.NCP1200內(nèi)部設(shè)有一個過載保護電路,當(dāng)2腳FB電壓超過4V時將觸發(fā),NCP1200將強制發(fā)出低占空比電壓. 由于在過載條件下,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,過載情況仍然存在,為防止動態(tài)自供電(DSS)觸發(fā),NCP1200會終止驅(qū)動脈沖,并使電路進入待機狀態(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,NCP1200接通電流源,當(dāng)Vcc電壓到達(dá)典型值11.4V時,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,2腳FB電壓達(dá)到最高值4.2V觸發(fā)保護,過程和過載保護一樣.

結(jié)語

NCP1200是一款集成度非常高的開關(guān)電源控制芯片,設(shè)計簡便,縮短了電源工程師設(shè)計周期.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，打印機電源等，獨特的動態(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貢獻(xiàn)。