中心議題：

• 開光電源兩種導通模式的比較
• 開關控製器的選擇
• 線路保護功能的應用

開關電源的使用日益普及，電視機、機頂盒和錄像機均采用這種方式供電，移動電話充電器、PDA(個人數字助理)，甚至一些電動牙刷都采用開關電源。

與傳統的線性電源相比，開關電源具有許多優點。在通常情況下，如果隻需要一個直流輸出，采用一個變壓器、zhengliuqihelvbodianrongjiukegouchengxianxingdianyuan。youshi，kecaiyongyigexianxingwenyaqitigongwenyashuchu。zhezhongxitongdezhuyaoyoudianshijiandan
，suoyichengbentongchangjiaodi。erkaiguandianyuantongchangjiegoufuza
、價格昂貴，所以線性電源獲得了廣泛應用。表1列出了兩種係統的優點和缺點。


表1線性與開關電源對比

　
開關電源電路有許多種，但最常見的是反激式轉換器，其原理如圖1所示，電源輸入首先經過整流
，然後濾波，接下來經過變壓器和初級開關，以及初級控製器；這個控製器根據反饋信號來改變開關的占空比
，反饋信號是由次級反饋而來。


盡jin管guan可ke采cai用yong電dian感gan器qi，但dan所suo示shi設she計ji采cai用yong的de是shi未wei隔ge離li的de變bian壓ya器qi。隔ge離li設she計ji在zai離li線xian設she備bei中zhong更geng為wei常chang見jian，在zai離li線xian設she備bei中zhong，變bian壓ya器qi具ju有you隔ge離li作zuo用yong
，可ke方fang便bian地di實shi現xian占zhan空kong比bi調tiao整zheng。反fan激ji式shi開kai關guan電dian源yuan可ke在zai非fei連lian續xu導dao通tong和he連lian續xu導dao通tong兩liang種zhong模mo式shi下xia工gong作zuo
，不bu連lian續xu導dao通tong模mo式shi如ru圖tu2所示。Ilm和Vlm是變壓器磁化電感通過的電流和施加的電壓。

表2開關電源的兩種導通模式
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當(dang)開(kai)關(guan)閉(bi)合(he)時(shi)，電(dian)壓(ya)施(shi)加(jia)在(zai)變(bian)壓(ya)器(qi)初(chu)級(ji)的(de)兩(liang)端(duan)，因(yin)為(wei)此(ci)時(shi)次(ci)級(ji)二(er)極(ji)管(guan)是(shi)截(jie)止(zhi)的(de)，變(bian)壓(ya)器(qi)所(suo)起(qi)的(de)作(zuo)用(yong)就(jiu)像(xiang)電(dian)感(gan)器(qi)。經(jing)過(guo)初(chu)級(ji)線(xian)圈(quan)的(de)電(dian)流(liu)會(hui)上(shang)升(sheng)，同(tong)時(shi)能(neng)量(liang)儲(chu)存(cun)在(zai)磁(ci)通(tong)量(liang)中(zhong)。當(dang)開(kai)關(guan)斷(duan)開(kai)時(shi)，次(ci)級(ji)二(er)極(ji)管(guan)導(dao)通(tong)，電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)次(ci)級(ji)時(shi)會(hui)下(xia)降(jiang)，因(yin)為(wei)能(neng)量(liang)被(bei)轉(zhuan)換(huan)至(zhi)次(ci)邊(bian)大(da)容(rong)量(liang)電(dian)容(rong)器(qi)。如(ru)果(guo)電(dian)流(liu)經(jing)過(guo)磁(ci)化(hua)電(dian)感(gan)區(qu)後(hou)降(jiang)至(zhi)零(ling)，這(zhe)是(shi)不(bu)連(lian)續(xu)導(dao)通(tong)模(mo)式(shi)。如(ru)果(guo)磁(ci)化(hua)電(dian)流(liu)未(wei)降(jiang)至(zhi)零(ling)，如(ru)圖(tu)3所示，則係統以連續導通模式工作。

表2列出了兩種模式的優缺點。
　　
兩liang種zhong模mo式shi各ge有you其qi優you缺que點dian，可ke根gen據ju設she計ji要yao求qiu進jin行xing選xuan擇ze。可ke以yi挑tiao選xuan大da負fu載zai的de連lian續xu模mo式shi設she計ji，或huo選xuan擇ze小xiao負fu載zai的de非fei連lian續xu模mo式shi設she計ji。有you電dian壓ya和he電dian流liu兩liang種zhong控kong製zhi模mo式shi，在zai電dian壓ya模mo式shi中zhong
，次ci邊bian電dian壓ya被bei反fan饋kui


，直zhi接jie控kong製zhi工gong作zuo循xun環huan
；而在電流模式中
，次邊電壓被反饋，控製最大的開關電流，即控製IC的PWM部分使開關閉合，當電流達到反饋設定的極限時
，開關就斷開。

控製器的選擇
　　
過去
，大多數SMPS係統采用分立控製器IC和用場效應晶體管(FET)zuoweikaiguan，xianzaikeyicaiyongjichengkongzhiqi
，zhexiejichengqijianzhenduigezhonggonglvjibieheyingyongjinxingleyouhua
，tongchangkefenweishuangxinpianshihedanxinpianshilianglei。shuangxinpianshibaokuokongzhiqixinpianheMOSFET芯片，而單芯片式僅有一個芯片
，一般采用BCDMOS工藝製造。采用BCDMOS工藝製造高壓功率MOSFET器件
，它的局限性多於采用優化MOSFET工藝製造的器件。通常，采用BCDMOS工藝製造的芯片的單位麵積RDS(on)值會高出許多。

然(ran)而(er)，單(dan)芯(xin)片(pian)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)成(cheng)本(ben)較(jiao)低(di)，在(zai)低(di)功(gong)率(lv)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)具(ju)有(you)優(you)勢(shi)。因(yin)此(ci)，一(yi)般(ban)是(shi)為(wei)高(gao)功(gong)率(lv)應(ying)用(yong)選(xuan)擇(ze)雙(shuang)芯(xin)片(pian)方(fang)案(an)
，而(er)為(wei)低(di)功(gong)率(lv)應(ying)用(yong)選(xuan)擇(ze)單(dan)芯(xin)片(pian)方(fang)案(an)，高(gao)低(di)功(gong)率(lv)的(de)分(fen)界(jie)點(dian)在(zai)15至20W左右
，飛兆半導體有提供兩種類型的功率開關。


應用實例
　　
圖4所示為采用KA5M0365R的通用開關模式電源的電路圖，KA5M0365R是雙芯片器件。電源的輸入電壓為85～265VAC，開關頻率為66kHz，輸出為3.3V、1.2A，5V
、1.5A
，9V、0.5A和33V、0.1A。

內部MOSFET的額定值為3A和650V，但不是簡單的MOSFET，而是SenseFET，其源極麵積約有1%被隔離出來，形成次感應源極。漏極電流的1%來自感應源極，它流經集成電阻器，便於準確地測量電流值
，不存在與外部電流采樣電阻器相關的損耗。

自線路輸入端開始，首先是一個用於抑製EMI的濾波器，接下來是橋型整流器
、NTC電阻器和濾波電容器。NTC電阻器用於避免開關閉合時的電流浪湧。在第一次接通電源時，FPS以旁路模式工作，吸收極少的電流
，Vcc電容器被充電
，一旦達到電壓鎖定閾值15V範圍的上限，該器件就開始開關，它的電流需求增加，Vcc電壓開始下降。然而
，假定Vcc電容器足夠大，Vcc電壓仍保持在電壓鎖定閾值範圍的較低水平，在正常運作期間，第三線圈開始供電。

緩衝網絡(SnubberNetwork)連lian接jie在zai變bian壓ya器qi初chu級ji的de兩liang端duan，以yi確que保bao變bian壓ya器qi泄xie漏lou電dian感gan引yin起qi的de尖jian峰feng信xin號hao，不bu會hui造zao成cheng開kai關guan漏lou極ji電dian壓ya超chao過guo其qi擊ji穿chuan電dian壓ya。如ru果guo超chao過guo擊ji穿chuan電dian壓ya
，器qi件jian會hui發fa生sheng雪xue崩beng，由you於yu它ta具ju有you一yi定ding的de雪xue崩beng額e定ding值zhi，這zhe樣yang僅jin僅jin多duo消xiao耗hao一yi點dian功gong率lv，不bu需xu配pei置zhi昂ang貴gui的de齊qi納na緩huan衝chong器qi。

有四個次級線圈提供四路電壓輸出，通過一個光耦
，由431型電壓參考器提供反饋信號。

保護功能
　　
所有的離線式電源必須達到一定的安全標準，圖4所示的設計具有良好的保護功能
，得益於控製器具有的過載保護、過壓保護
、過流保護、欠壓保護和過熱保護特性。

如ru果guo電dian源yuan超chao負fu載zai但dan未wei短duan路lu，輸shu出chu電dian壓ya將jiang會hui降jiang低di
，反fan饋kui電dian壓ya上shang升sheng，占zhan空kong比bi增zeng加jia以yi進jin行xing補bu償chang。然ran而er
，因yin為wei初chu邊bian電dian流liu有you限xian，可ke轉zhuan換huan的de最zui大da功gong率lv也ye是shi有you限xian的de，因yin此ci反fan饋kui電dian壓ya將jiang繼ji續xu上shang升sheng。一yi旦dan它ta達da到dao閾yu值zhi
，器qi件jian的de開kai關guan動dong作zuo就jiu會hui停ting止zhi。過guo載zai保bao護hu可ke延yan時shi以yi避bi免mian負fu載zai瞬shun變bian導dao致zhi的de錯cuo誤wu觸chu發fa。如ru果guo在zai反fan饋kui回hui路lu中zhong出chu現xian開kai路lu故gu障zhang，反fan饋kui引yin腳jiao電dian壓ya將jiang上shang升sheng
，導dao致zhi工gong作zuo循xun環huan增zeng加jia
，輸shu出chu電dian壓ya也ye將jiang上shang升sheng，Vcc引腳電壓同樣也上升，一旦Vcc電壓達到保護閾值，設備就關閉，以避免損害次級。

ruguozaifankuihuiluzhongchuxianduanluguzhang，fankuiyinjiaojiangjiedi
，qijiandekaiguandongzuoyehuitingzhi。ruguocijizhengliuqifashengduanlu，huofuzaiduanlu，zaikaiguanbihezhihou
，lijiyoudadianliuliujingkaiguan，congerzaochengsunhai。yinci，qijianhuiceliangzaikaiguanbihehoujiduanshijianneidedianliu，ruguodianliuzhibiyuzhigao，qijianhuitingzhiyunzhuan。ruguoqijianshizhezidongzhongxinqidong
，baohugongnenghuisuosikaiguandongzuoyibimianzhongfudeyingli。lingwai，qijianjuyouqianyanpingbigongneng。

針對特定應用的改進
　　
低功率電源常常是備用、輔助電源，或用於內務處理，FSDH0165或FSDH565等單芯片器件適用於此類電源，芯片集成了控製器和SenseFET。



由於器件采用BCDMOS技(ji)術(shu)製(zhi)造(zao)，不(bu)存(cun)在(zai)起(qi)動(dong)電(dian)阻(zu)器(qi)。有(you)可(ke)能(neng)將(jiang)高(gao)壓(ya)整(zheng)流(liu)電(dian)源(yuan)直(zhi)接(jie)連(lian)接(jie)到(dao)器(qi)件(jian)上(shang)，其(qi)起(qi)動(dong)與(yu)雙(shuang)芯(xin)片(pian)器(qi)件(jian)相(xiang)似(si)，然(ran)而(er)，區(qu)別(bie)是(shi)該(gai)器(qi)件(jian)用(yong)內(nei)部(bu)電(dian)流(liu)源(yuan)為(wei)Vcc電容器充電，一旦Vcc引yin腳jiao電dian壓ya達da到dao閾yu值zhi電dian壓ya，器qi件jian起qi動dong，電dian流liu源yuan從cong內nei部bu斷duan開kai

，因yin此ci在zai正zheng常chang運yun作zuo期qi間jian，不bu從cong電dian路lu中zhong直zhi接jie吸xi取qu能neng量liang
，因yin而er效xiao率lv提ti高gao。對dui於yu較jiao高gao功gong率lv電dian源yuan，可ke采cai用yong圖tu5所示的係統，它與先前的係統很相似
，但它以準諧振模式工作，Lm不是一個單獨的元件，而是變壓器的一部分。

在(zai)這(zhe)種(zhong)模(mo)式(shi)下(xia)，開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)與(yu)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)和(he)負(fu)載(zai)水(shui)平(ping)無(wu)關(guan)，在(zai)低(di)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)和(he)大(da)負(fu)載(zai)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，頻(pin)率(lv)降(jiang)低(di)，而(er)在(zai)高(gao)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)和(he)小(xiao)負(fu)載(zai)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)升(sheng)高(gao)。在(zai)最(zui)大(da)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)下(xia)，所(suo)需(xu)頻(pin)率(lv)不(bu)應(ying)超(chao)過(guo)最(zui)高(gao)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)150kHz
，因此施加的負載應有所限製。準諧振模式的優點是EMI較低和效率較高。

這裏未出現先前所用的傳統RCD(電阻器電容器二極管)緩衝器
，作為替代，采用一個與開關並聯的小型電容器
，電源開關配有一個額外的同步引腳，用於開通SenseFET。在(zai)次(ci)級(ji)二(er)極(ji)管(guan)截(jie)止(zhi)之(zhi)前(qian)，其(qi)工(gong)作(zuo)與(yu)非(fei)連(lian)續(xu)電(dian)流(liu)反(fan)激(ji)方(fang)式(shi)基(ji)本(ben)相(xiang)同(tong)。在(zai)初(chu)級(ji)二(er)極(ji)管(guan)截(jie)止(zhi)後(hou)，開(kai)關(guan)管(guan)漏(lou)極(ji)開(kai)始(shi)振(zhen)鈴(ling)動(dong)作(zuo)
，頻(pin)率(lv)由(you)串(chuan)聯(lian)的(de)電(dian)容(rong)器(qi)和(he)初(chu)級(ji)電(dian)感(gan)量(liang)所(suo)決(jue)定(ding)。同(tong)步(bu)引(yin)腳(jiao)電(dian)壓(ya)開(kai)始(shi)下(xia)降(jiang)，當(dang)電(dian)壓(ya)超(chao)過(guo)閾(yu)值(zhi)時(shi)


，開(kai)關(guan)再(zai)次(ci)閉(bi)合(he)。選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)同(tong)步(bu)引(yin)腳(jiao)元(yuan)件(jian)
，使(shi)得(de)漏(lou)極(ji)電(dian)壓(ya)達(da)到(dao)最(zui)小(xiao)值(zhi)時(shi)，同(tong)步(bu)電(dian)壓(ya)達(da)到(dao)閾(yu)值(zhi)。該(gai)係(xi)統(tong)為(wei)軟(ruan)開(kai)關(guan)型(xing)，具(ju)有(you)很(hen)小(xiao)的(de)EMI，因為漏極電壓很小，開關損耗也降至最低。但這裏忽略了功率因數校正問題，因為在歐洲已經要求所有功耗超過75W的設備需進行功率因數校正。

有幾種方法可實現功率因數校正，從簡單的無源解決方案到較複雜和性能較好的有源解決方案。飛兆半導體的ML4803采用小型8引腳封裝
，集成了PFC和PWMSMPS控製器，在技術和成本具有相當的優勢。現在已經有多種適合不同應用和功率範圍的器件，使離線式開關電源的設計變得更為簡單。