電源設計說明：SMPS商業解決方案

本文將介紹高度集成的電子元件，通過添加一些無源外部元件，構建具有專業性能的SMPS電源。由于用于 SMPS 設計的集成解決方案的市場可用性非常廣泛，因此將考慮這些組件的代表性選擇。

ON Semi NCP101X

NCP101X 是用于制造低成本、低待機吸收 SMPS 電源的完整解決方案，它將用于高壓的功率 MOSFET 與電流控制模式集成在單片結構中。事實上，NCP101X 系列組件包括一個 700V 功率 MOSFET 和一個以固定頻率運行的電流模式控制器。NCP101X 系列采用 PDIP-7 或 SOT-223 封裝，提供快速設置廉價且堅固的開關電源所需的所有功能，包括軟啟動、頻率抖動、短路保護、跳躍周期、最大峰值電流設定值和動態自供電（無需輔助繞組）。與市場上可用的其他單片解決方案不同，NCP101X 在所有可用開關頻率（65、100、130 kHz）下產生極低的開關噪聲。當電流設定值低于某個值時（例如，當負載吸收降低時），設備自動進入跳躍循環模式，從而即使在低吸收條件下也能確保高效率值。因為這種情況發生在最大峰值的大約四分之一處，所以不會產生噪音。典型的設備應用包括用于充電器、電視電源、電器等的低功率 AC/DC 適配器。圖 1 顯示了該集成開關穩壓器的典型應用示例。不會產生噪音。典型的設備應用包括用于充電器、電視電源、電器等的低功率 AC/DC 適配器。圖 1 顯示了該集成開關穩壓器的典型應用示例。不會產生噪音。典型的設備應用包括用于充電器、電視電源、電器等的低功率 AC/DC 適配器。圖 1 顯示了該集成開關穩壓器的典型應用示例。

圖 1：NCP101X 的典型應用

圖 2 顯示了基于 NCP101X 的完整反激式轉換器的原理圖，能夠從通用輸入電壓開始提供約 6.5 W 的輸出功率。的這個實施SMPS電源，具有非常緊湊的尺寸，獲得的75.7％與輸入電壓V的效率IN = 100V AC和輸出功率P OUT = 6.5 W，和75.7％與輸入電壓V的效率IN = 100 V AC和輸出功率 P OUT = 6.5 W。

圖 2：基于 NCP1012 的反激式轉換器

德州儀器 UCC28722

TI 的 UCC28722 反激式控制器通過在恒定電壓 (CV) 和恒定電流 (DC) 下運行來提供輸出電壓的隔離和調節，無需光輸出耦合。該器件處理來自初級電源開關和輔助反激繞組的信息，以提供對輸出以及負載電壓和電流的精確控制。UCC28722 器件中實施的控制算法獲得了高運行效率值，能夠滿足或超過適用標準。帶有雙極晶體管電源開關的輸出接口允許實現低成本轉換器?？刂破鞯淖畲箝_關頻率為 80 kHz，并始終保持對變壓器初級峰值電流的控制。過壓、過流、欠壓保護功能有助于控制電路中元件的應力。UCC28722 還允許您通過使用外部電阻對電纜電壓降的補償進行編程。應用包括適用于消費電子產品、智能手機、平板電腦、相機、電視電源、計算機和電器的 USB 兼容適配器和充電器。在低功率負載運行期間，該器件通過使用低于 28 kHz 的開關頻率來降低??電流吸收。通過一次側控制實現精確的電壓和恒流調節、快速的動態響應和故障保護。一個完整的充電解決方案可以通過簡單、低成本和少量組件的設計過程來創建。該設備使用從輔助繞組 (VS) 感測獲得的信息來檢查輸出電壓，不需要光耦合器或電壓參考，例如 TL431。這方面減少了組件的數量，使項目更加經濟高效。UCC28722 基于反激式拓撲，專為輸入電壓范圍為 85 V 的 AC/DC 適配器和充電器而設計交流(rms) 至 265 V交流(rms)。為了在整個輸入電壓范圍內保持輸出電流的調節，轉換器的設計方式應使其在滿載條件下盡可能接近fMAX。為了改善熱管理，增加連接到 GND 引腳的銅面積總是好的。

圖 3：UCC28722 簡化應用圖

ADI 公司 LT8310

LT8310 是一款易于使用的正向轉換器控制器，它從一個內部調節的 10V 電源驅動一個 N 溝道 MOSFET 的柵極。該器件使用單個電源變壓器生成穩定、穩壓和電流隔離的輸出。通過添加輸出電壓反饋，通過光耦合器（隔離）或直接接線（非隔離），激活電流模式調節，提高輸出電壓和負載響應的精度。選擇變壓器繞組比的靈活性使得降壓或高升壓比成為可能，而無需使用極端占空比。為了優化效率、性能或外部組件的尺寸，開關頻率可在 100 kHz 至 500 kHz 之間進行編程。用戶可編程保護功能包括監控輸入電壓（UVLO 和 OVLO）和開關電流。LT8310 的軟啟動功能有助于防止變壓器出現磁通飽和?；?LT8310 的電源用于許多領域，例如工業、汽車、國防、電信以及隔離和非隔離 DC/DC 轉換器。在圖 4 中，我們可以觀察到基于 LT8310 的正向轉換器的方案。

圖 4：基于 LT8310 的正向轉換器

正如我們在之前的文章中看到的，正向轉換器的拓撲結構源自降壓轉換器的拓撲結構，包括變壓器、初級側由 PWM 信號控制的開關晶體管、開關、電感器和次級側的電容器側，如圖 5 所示。位于次級側的開關可以是非同步（二極管）、同步（MOSFET）或它們的組合。變壓器為隔離應用提供電流隔離。

圖 5：正向轉換器的原理圖



審核編輯：劉清