待机功耗很低的DVD开关电源设计

前言

  在目前世界能源供应日趋紧张,要求节能的呼声日益高涨的背景下,dvd作为一大块消费电子类产品的节能也不可避免的提到日程上来。安森美半导体所提出的dvd电源方案,既能符合最严格的待机功耗标准,而且也不会带来成本上涨的忧虑。本文介绍如何应用ncp1200p40来设计一个全范围输入,电路简单,所需外围器件少,成本低的dvd电源(如图一所示)。

图1工作原理

  一、正常模式

  开机启动时,ncp1200由二极管d218从交流侧供电,经过ic8脚向电容c207以4ma速率充电。在vcc电压达到11.4v时,ncp1200 开始工作。(此工作状态称为动态自供电dss,为安森美公司专利技术)工作状态建立以后,ic供电将由辅助绕组通过d207、r203供电,切断内部启动电流源,在最大程度上减小电源的损耗。在这里,安森美公司为客户不同要求提供了很大的灵活性,高压供电可从交流侧接二极管,也可从高压端直接接ncp1200八脚。从高压端直接接到八脚,整流电压400v,充电电流4ma,cvcc典型值10uf,充电时间计算为5ms,ic损耗和驱动mos管电流我们设为1.5ma,因此下降时间为13.3ms,总损耗为400x4max5ms/(5ms+13.3ms) =437mw。 从交流側接二极管,第八脚的平均电压变为2xvacmax/(,损耗更下降为278mw。我们还可以接一个辅助绕组把vcc电压抬高到高于11.4v,自动切断内部启动电流源,集成电路将完全由这一绕组供电,这样损耗将进一步下降(要确保vcc电压不能高于16v,可在辅助绕组处串联一个电阻解决,如应用原理图)。这里要强调一点,ncp1200可以在不需辅助绕组情况下正常工作。这只取决于客户的应用要求。

  采用ncp1200设计的dvd开关电源所需的外围器件非常少,不仅为客户设计更小的dvd电源提供了方便,还降低了成本。将更多的功能模块集中在ic里,将提高系统的稳定性。下图为正常工作时的vds波形。

  二、待机模式

  如图1,当mcu给出待机控制信号,即stby=h时, q202和q201导通,电容c221上的60v电压对c222充电,由于tl431反馈接在5v_stby端,光偶反馈电流加大,占空比被拉低,使5v_stby端子的电压维持在5v。由于本来60v的输出电压被调整为5v输出,使得开关的占空比变得很小,所以所有其它输出电压也变得很小,大约被压缩12倍,此时全部输出消耗的功率变小。

  在此dvd电源中需要值得注意的是电容c221的选择,其电容值建议不要超过6.8uf,否则在开机时电容上会有一个尖峰,可能会造成三极管q201的损坏。本例中选取为4.7uf。

  当在待机模式时,光偶反馈变得很重,直接拉低2脚fb电压,当2脚电压低于设定值时,ic既进入一种称之为skip cycle的工作状态。使得整个电源的损耗降低。当电源进入skip cycle模式时,所有的输出包括ic供电电源都降低,ncp1200通过内部的动态自供电电路维持自身的供电。下图为待机工作时的vds波形。

  采用ncp1200设计的dvd电源待机功能,在待机时损耗非常小,完全符合iea最新建议要求。
  iea最新建议:
  输入功率范围0.3w-15w
  2001.1 / 1w 2002.1 / 0.75w 2003.1 / 0.3w
  输入功率范围 15w-50w
  2001.1 / 1w 2002.1 / 0.75w 2003.1 / 0.5w
  输入功率范围 50w-75w
  2001.1 / 1w 2002.1 / 0.75w 2003.1 / 0.75w

  三、过载短路保护

  当电源工作在过载情况时,所有输出将强制到一个低电位,光电偶合器u203将没有电流流过,电流设置点达到最高,2脚fb电压也达到4.2v.ncp1200内部设有一个过载保护电路,当2脚fb电压超过4v时将触发,ncp1200将强制发出低占空比电压。由于在过载条件下,输出电压处在低电位,辅助绕组不能供电,c207上的电压vcc将线性下降,当vcc电压降到9.8v时,过载情况仍然存在,为防止动态自供电(dss)触发,ncp1200会终止驱动脉冲,并使电路进入待机状态。在此状态电流消耗典型值为350ua。当vcc电容继续放电到典型值6.3v时,ncp1200接通电流源,当vcc电压到达典型值11.4v时,ic将开始新的周期,如果故障条件在达到uvloh前已消除,则电路将正常工作,否则将开始下一个故障周期。此种情形同样也可应用于环路开路,当光偶开路时,2脚fb电压达到最高值4.2v触发保护,过程和过载保护一样。

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计