27伏10安培开关稳压电源设计

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第3章 控制电路

9.误差输入(VEA) 外部误差信号输入,并与前馈斜坡相比较。在输入到PWM比较器之前,一个串联的二极管和电阻对电压进行补偿,一个内置的上拉电阻允许直接连接到光藕。

10.软启动,软关断(SS) 一个10uA电流源为外接于此脚的电容充电。在启动时,通过比较这个脚的电压和前馈斜坡来限制占空比。在稳定的状态下,SS电压大约在3.8V,一旦发生欠压、过压、过温或跳周期故障时,电容将被一个受控的100uA电流源放电,占空比将逐步下降到0%。

11.延时电阻(tD) 通过地和此引脚的外接电阻来设定OUT1和OUT2间的延迟时间。

12.跳周期时间(CSKIP) 在连续过流条件下,变换器将被关断。故障时间和变换器的关断时间均由此脚的电容来决定。当检测到电流限制发生时,跳周期定时器将被启动,一旦启动,CCSKIP将被一个100uA的电流源充电。如果过流故障在进入软关断前移除,电容将被10uA的电流源放电。一旦CCSKIP达到3.0V,变换器进入到软关断模式,同时CCSKIP被10uA电流源放电,当CCSKIP达到0.5V,变换器将重新启动。如果过流能在这个阶段清除,CCSKIP将被放电到0V,否则,又将从0.5V被重新充电,建立一个打隔工作模式。

13.第二输出(OUT2) PWM控制器的第二个输出,可以用来驱动有源箝位/复位开关、同步整流器或是两者皆可。OUT2有一个可以调节的前、后沿交迭延时,与OUT1相反,OUT2最大输出驱动为1.0A。

14.输出接地(PGND) 连接到OUT1 和OUT2的地,采用最短连接方式。 15.主输出(OUT1) 控制器的主要输出端,最大输出驱动电流为2.5A。 16.正电压(VAUX) 正电压输入,外接一个电容用来储存电能,内置电流源从PIN1脚提供电流为电容充电。当达到10.3V,电流源被关闭,同时启动输出。当VAUX下降到8V,电流源将恢复充电。如果偏置电流的损耗超过启动电流,VAUX将持续放电。当VAUX达到7.0V,输出将被关断,并允许VAUX充电。在正常工作时,IC通过辅助绕组获得供电。一旦VAUX电压达到10.3V,启动电路将被关断。如果VAUX电压调到1.2V,启动电流将减少到200uA。

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燕山大学本科生毕业设计(论文)

3.3.3 NCP1562外围电路

一款芯片实际性能的好坏不仅与芯片的初始设计有关而且还与芯片使用时外围电路的搭建有直接关系。参阅芯片的工作手册,按照各个引脚功能以及实际设计性能要求搭建外围电路。

(1)辅助电源

NCP1562拥有内部启动电路,它会对接在PIN16引脚VAUX上的电容CAUX充电,直到达到启动阈值,然后启动电路关断,由CAUX来控制。因此,辅助电容CAUX必须足够大,储存足够能量来维持VAUX上的电压高于其关断阈值VAUX(off2)。在正常工作情况下,可以利用一个辅助电源来防止变换器停止工作。

辅助电源可以来至于变压器的绕组或者是输出电感。主要的不同是它们建立供应电压的速度,来至于变压器绕组建立电压快些,而输出电感供应方式主要依靠输出V0。本次设计采用变压器绕组方式,同时可以减小电容CAUX的容量,其具体电路如图3-8所示。

LAUX接PIN16VAUXCAUXNSNPVfNAUXT1

图3-8 VAUX引脚辅助电源

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第3章 控制电路

辅助绕组的匝数可由下式计算:

?VAUX?NPN??V? (3-1) AUX ? f ?

?Dmax?VDin?min?经过计算当VAUX=12V时,NAUX=7.73,实际电路中取整数8匝。 滤波电感LAUX可由下式计算:

?1?Dmin?VAUX???fs? ? ? (3-2) L AUX2?IAUX?min?

而式(3-2)中的IAUX可由下式计算:

? QQ I AUX ? I AUX 3 ? f s T ?main ? ? T ?clamp ? (3-3) 式中 IAUX3----控制器的偏置电流(可以查NCP1562工作手册,典型

值5.5mA)

QT(main)----主开关器件的门极充电电荷量 QT(clamp)----箝位开关器件的门极充电电荷量

当IAUX(min)取IAUX的15%时,由式(3-2)和(3-3),计算得到LAUX=694uH,在实际电路当中可取1000uH。

滤波电容可由下式计算:

IAUX?rip?C AUX ? (3-4)

8?fs?VAUX?rip?

??经过计算,CAUX=196uF,在实际电路中去CAUX=220uF。

如以前所讨论的,再启动芯片期间,CAUX 的容量需要足够大来维持VAUX

高于VAUX(off2),实际所取值可以满足要求。此辅助电源的设计对驱动芯片来说是有利的,但对整体来说,增加了辅助绕组,电源体积会受到影响。为了获得好的电源性能这是必须的。

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燕山大学本科生毕业设计(论文)

(2)限流电路

对于一个变换器保护电路是必要的。当变换器工作在非正常状态,电流有可能明显剧增,会对系统造成永久性破坏。NCP1562包含有一个极其精确的限流电路来保护系统。在电流限制条件下,NCP1562通过低传送延时和极其精准的限流阈值配合来限制最大的传送功率。

NCP1562有两种过流保护方法,逐周期和跳周期。逐周期工作方式,电流一旦达到限制的阈值,传输将会结束;跳周期工作方式,如果发生连续限流,变换器在使用者设定的时间内停止工作。当超过设定时间,变换器能够重新启动。本次设计将采用跳周期工作方式进行限流保护。NCP1562拥有一个限流电压阈值VILIM(0.2V)。可以使用电流检测电阻RS降低系统成本和复杂性。检测电阻计算如下:

V (3-5) RS?ILIMIPK式中 IPK----峰值电流,后面会有计算,在此直接引用 经过计算,RS=35.84mΩ,实际电路取35mΩ。

NCP1562包含有一个75ns前沿消隐电路,可以消除电流信号的前沿尖峰,也可以通过设计RC低通滤波电路来完成此项功能。但是低通滤波器的穿越频率得高于工作频率(100kHZ),以防止电流检测信号畸变。R取值为100Ω,C取值为100pF。完整的电流检测电路如下图3-9所示。

图3-9 电流检测电路

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主开关R接PIN4CRS


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