電流控制單片開關電源的應用

歐陽一星

長沙市長郡梅溪湖中學

電流控制單片開關電源的應用

歐陽一星

長沙市長郡梅溪湖中學

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

電流控制 單片開關電源 應用

1 引言

電流控制模式的單片開關電源產生于20世紀90年代，自產生以來它表現出了強大的能量，成為開關電源領域里的一項具有發展前景的新產品，在國內外的電源界引起了相關專家的高度重視。電流控制模式單片開關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，現在已經成為中小功率的開關電源以及精密開關電源的首選模式。目前電流控制模式的單片開關電源的發展方向為體積小、自重輕、節能、使用安全。本文著重介紹了單片開關電源領域的新技術。

2 “綠色節能”型單片開關電源

目前國內外許多著名的IC生產廠家都在電流控制模式的單片控制模式的單片開關電源的設計上投入了巨大的財力和人力，致力于開發出低功耗、節能型的單片開關電源集成電路。目前也已經取得了一定的成績，如飛利浦公司的TEAI520系列，此系列的產品加工技術和工藝都具有節能性，所以被電源界稱為“綠色芯片”。TEA1520系列在電池充電器、電視網絡機頂盒、監視器等設備上的應用十分廣泛。此外還被廣泛應用到了通信和網絡等領域。

TEA1520系列的產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以下的開關電源。它的綠色節能特性主要體現在：在待機狀態下，功耗率極低。另外在此電源內部設計了一個“谷值開關”電路，能夠有效使導通狀態下的電容的損耗降到最低狀態，且自動降低低功耗輸出時的開關頻率，使芯片保持了低頻工作模式，有效降低了芯片功耗。

3 單片開關電源的電路設計要求

開關電源是由輸入整流濾波器、輸入電網濾波器、開關變換器、控制電路、輸出整流濾波器、輔助電源、保護電路幾個部分構成。在交流輸入電壓經過電網濾波后，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。在設計過程中，可以把TL431型可調式精密關聯穩壓器添加到精密開關電源當中，以構成外部誤差放大器，起到電路穩壓管的作用。精密開關電源可以有效把電壓調整率和電流調整率控制在上下0.2%的范圍內，使之符合了線性集成穩壓電壓的指標。

（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量準確性好，信號不失真，對于開關電源的穩壓性能非常好。

（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。為了防止開關電源向外產生干擾，同時也為了防止干擾進入電網內部，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。可以通過在穩壓電源輸出端接入小負荷的電阻的方法來穩定空載時輸出電壓。

4 電流控制模式單片開關電源的工作模式

電流控制模式單片開關電源有連續模式和不連續模式兩種模式的開關電源基本工作模式。在連續工作模式下，初級開關電流從某一個值開始上升，到一定峰值以后會迅速歸零。開關電流波形呈梯形。這就說明，在此模式下在每個開關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。所以說連續模式下的高頻變壓器的體積較大，功率較小。而不連續模式的開關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，開關電流波的形狀是三角形。此模式的開關適合于輸出功率較大、尺寸較小的高頻變壓器。

5 結語

總之，電流控制模式單片開關電源符合現代化的節能環保的要求，廣泛應用到了各種通用開關電源、精密開關電源和家用電器的待機電源系統當中，在未來有著廣闊的發展前景。

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

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

[3]沙占友,王彥朋.功率開關管及LED驅動芯片的散熱器設計[J].電源技術應用.2012(07)

[4]劉賢鍇.基于電源芯片VB409的無變壓器供電電源設計[J].單片機與嵌入式系統應用.2007(12)