準(zhǔn)諧振式反激式開關(guān)電源IRIS4015原理及設(shè)計要點

摘要：本文介紹了準(zhǔn)諧式反激式開關(guān)電源IRIS4015之工作原理，并介紹了應(yīng)用其進(jìn)行電源設(shè)計之電路和在設(shè)計中應(yīng)特別注意之幾個方面[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。 中圖分類號:  文獻(xiàn)標(biāo)識碼:  文章編號：

摘  要：本文介紹了準(zhǔn)諧式反激式開關(guān)電源IRIS4015之工作原理，并介紹了應(yīng)用其進(jìn)行電源設(shè)計之電路和在設(shè)計中應(yīng)特別注意之幾個方面[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。

1  前  言

目前單片開關(guān)穩(wěn)壓電源有多種多樣，如TOPswitch.Tinyswitch.coolset等，這些單片開關(guān)穩(wěn)壓電源均工作在硬開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)損耗和EMI較大[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。為克服硬開關(guān)之缺點可用軟開關(guān)工作方式[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。在反激式開關(guān)電源中以無損耗緩沖電路和準(zhǔn)諧振工作方式 為簡單，而且準(zhǔn)諧振工作方式可以實現(xiàn)零電壓之開通和關(guān)斷，在各種準(zhǔn)諧振之解決方案中IRIS4015是一種很好之方案[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。

2  IS4015工作原理分析

IRIS4015是單片準(zhǔn)諧振式反激式開關(guān)電源中MOSFET和控制IC之集成，如圖1,有五個功能引腳:源極(S)、漏極(D)、控制IC之接地端(GND)、電源(Vcc)、過電流和電壓反饋輸入端（OCP/FB）[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。

圖1  ISIR4015內(nèi)部原理框圖

IRIS4015可以工作在準(zhǔn)諧振模式下，該模式下頻率可變，在輕載和高電源電壓下達(dá) 大[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。IRIS4015具有各種保護(hù)電路如：溫度補(bǔ)償之逐個脈沖過電流保護(hù)（OCP）、過電壓鎖定保護(hù)（OVP）、熱關(guān)閉電路（TSD）；啟動電流 大不超過100uA，有源低通濾波器可使輕載時穩(wěn)定度提高；內(nèi)置溫度補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓；具有可調(diào)門驅(qū)動；并且可以通過外部元件調(diào)整開關(guān)速度用于EMI控制[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。

2.1  IRIS4015工作原理如下：

IRIS4015之啟動工作方式UC3842相似，不再贅述[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。注意：啟動電阻Rs和啟動電容C2之取值范圍如下：

C2：22μF — 100μF

Rs：47KΩ — 68KΩ （輸入電壓110伏）

82KΩ — 150KΩ （輸入電壓220伏）

反饋和控制電路工作

振蕩器和限流控制方式

振蕩器利用IC中C2之充放電產(chǎn)生脈沖信號確定MOSFET之關(guān)斷時間，如圖2，這是IC在沒有電壓控制反饋時，振蕩器之工作過程[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。當(dāng)MOSFET導(dǎo)通時，內(nèi)置C1被充電到約5.6V，漏極電流ID流過R5產(chǎn)生壓降VR5（其波形為ID之鋸齒波），VR5被反饋到OCP/FB端來控制初級電流（初級電感電流控制方式），當(dāng)OCP/FB端電壓達(dá)到門限電壓Vth（1）（0.73V）時，比較器1改變狀態(tài)，振蕩器輸出關(guān)斷信號，MOSFET關(guān)斷[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。

圖2  振蕩器與限流工作方式

當(dāng)MOSFET關(guān)斷時C1開始被緩慢放電，C1電壓下降，其下降過程由C1值和放電電流確定，當(dāng)C1之值降到1.2V左右時，振蕩器輸出導(dǎo)通信號，MOSFET重新導(dǎo)通，同時C1瞬間充電到5.6V左右，電路重復(fù)以上振蕩周期[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。上述由VR5（ID）之斜率確定之時間就是MOSFET之導(dǎo)通時間，C1和直流放電電路所確定之固定時間是MOSFET之關(guān)斷時間，這個固定時間被直流放電電路限制在50μS左右[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。

2.2  次級電壓控制方式

次級輸出為電壓控制方式，如圖3所示，在輸出端設(shè)計之過電壓使光耦合器之LED中有電流流過，引起反饋電流流過光電耦合器之三極管，并依次流過R4和R5，產(chǎn)生壓降VR4和VR5，使COMP1反向所需之VR5電壓（ID之峰值）被VR4（由FB電流產(chǎn)生）控制[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。因此如圖4所示：

圖3  次級電壓控制方式

VR4在OCP/FB端產(chǎn)生附加直流偏置電壓，通過這一附加偏置電壓縮短OCP/FB端電壓達(dá)到門限電壓V th（1）之0.73V所需之時間來降低MOSFET之導(dǎo)通時間[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。這將導(dǎo)致反向變壓器之儲能降壓，通常，來自VR4之偏壓在輕載時增加，而且MOSFET導(dǎo)通時沖擊電流產(chǎn)生之噪聲能使比較器1誤動作，為避免這個問題，可在MOSFET截止時，用一個無源低通濾波器R4、C5和有源濾波器來減小OCP/FB與GND之間之動態(tài)靜態(tài)阻抗，有源低通濾波器是OCP/FB端與地之間之一個1.35mA直流旁路，它將使MOSFET導(dǎo)通時OCP/FB端之靜態(tài)阻抗降低一半左右，而MOSFET導(dǎo)通時產(chǎn)生噪聲由C5來吸收[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。

圖4  次級電壓控制對脈沖寬度之影響

2.3  準(zhǔn)諧振工作方式之分析

準(zhǔn)諧振方式是在VDS 小情況下之情況下，由初級線圈電感和一個緩沖電容器提供一個控制MOSFET開通 之諧振信號，以降低開關(guān)損耗[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。在這種工作模式下之OC

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