采用安森美NCP1200的低功耗待机功能 的DVD-RW的电源方案,功率40W

采用安森美 NCP1200的低功耗待机功能 DVD RW开关电源 前言： NCP1200 采用电流模式结构，其关断时间由峰值电流调 整点所决定。由于其拥有专利的甚高电压集成电路（VHVIC）技术， 安森美的 NCP1200具有如下特性，将令开关模式电源（SMPS）领域 的专家及非专业人士满意： ●无需辅助绕组：VHVIC 技术可由高压直流干线直接向集成电路供 电。我们称之为动态供电（DSS）。在电池充电器应用中，无需 专门的初级电路以应付辅助电压的瞬间丢失（如当 Vout降低时）。 ●短路保护：通过长期监视反馈线活动，集成电路能检测到短路状况， 并立即降低输出功率以保护整个系统。一旦短路消失，控制器恢复， 并返回至正常工作状态。对于给定的应用（如恒输出功率电源），可 以很方便的断开此保护特性。 ●低待机功率：开关电源通常在标称负载时呈现较高效率，当输出功 率需量减少时效率开始降低。在轻负载条件下通过跳过不需要的开关 周期，NCP1200 可大幅降低功率消耗。在空载条件下，NCP1200 允 许整个待机功率轻松达到国际能源机构（IEA）最新的推荐标准。 ●工作时无音频噪音：NPC1200 在大的峰值电流时并不跳周期，而 是等待直至峰值电流需求降至用户可调的最大限制值 1/3以下时，这 时发生跳周期，从而使变压器不会发生振鸣。因而你可选择便宜的磁 性器件而不会出现噪声。 ●外部 MOSFFET 连接。让 MOSFET 外接于集成电路的外部，可选 择雪崩保护器件，在某些情况下（例如低输出功率）可在没有有效箝 位网络的条件下工作。而且通过控制 MOSFET 栅极信号流，可减缓 栅极开关速度，从而减少电磁干扰（EMI）量。 ●更少的外部元件数量：将更多的功能模块集成在一块芯片中， NCP1200 最终的实现与其它类似器件相比，明显减少外部元件的数 量： ◆内置时钟发生器无需外接 R－C 元件。工作频率在 40KHZ， 60KHZ或 100KHZ。 ◆光耦合器直接接至反馈管脚，内部的集成电路控制监视信号流。 ◆250ns的前缘消隐（LEB）电路也节省了一个外部 R－C网络。 本电源采用安森美的低公耗绿色电源芯片 NCP1200P60，电路简单， 低成本，待机功耗低，具有应意输出端短路保护功能（AC3.5V除外）， 光藕保护（输出过电压），IC过温保护，过功率保护。 电源指标： 正常模式 最小 正常 最大 负载电流 输入电压范围 85V~ 265V~ 输出电压（+5V） 5V 2A 输出电压（12V） 12V 1A 输出电压（+12V） 12V 0.1A 输出电压（-12V） -12V 0.1A 输出电压（3.3V） 3.3V 1.8A 输 出 电 压 （AC3.5V~） 3.5V~ 0.1A 输出电压（-24V） -24V 50mA 输出电压（32V） 32V 50mA 工作频率 60KHZ 输出功率 40W 输入电压 5V-STBY 25mA 50mA 110V~ 0.5W 0.8W 220~ 0.9W 1.25W 待机 5V-STBY，50mA STBY=’H’,待机工作模式 STBY=’L’,正常工作模式 IEA最新建议 Rated input power Phase1,Jan 2001 Phase2,Jan 2003 Phase3, Jan 2005 >0.3W and <15w 1W 0.75W 0.3W ≥15W and <50W 1W 0.75W 0.5W ≥50W and <75W 1W 0.75W 0.75W DVD RW 40W EC28 using NCP1200p60 for honestar.sch-1 - Tue Apr 13 14:19:39 2004 工作原理： －正常模式 开机启动时，NCP1200由二极管 D221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）工作建立以后，IC供电将由辅助绕组通过 D224，R222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。 需要说明 NCP1200在不同电路形式上的损耗。 1， 从高压端直接瓣到八脚，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 400*4mA*5ms/ （5ms+13.3ms）＝437mW。 2， 从交流侧接二极管，第八脚的平均电压变为 2*Vacmax/π，损 耗更下降为 278mW。 我们还可以接一个辅助绕组把 VCC电压招高到高于 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 联一个电阻来解决，参照原理图）。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。 对 NCP1200在正常模式的工作状态，可以通过图以下来说明 图 2 此 图 为 2 脚 FB 电 压 ,1V-3.2V 为 正 常 工 作 时 的 电 压 值 ,3.2V-4.2V 为 过 电 压 保 护 (环 路 开 路 )和 短 路 保 护 电 压 值 ,1V 以 下 为 SKIP CYCLE 触 发 电 压 值 .需 要 说 明 的 是 ,安 森 美 半 导 体 公 司 还 为 客 户 提 供 了 一 个 自 由 度 ,既 SKIP CYCLE 电 压 可 编 程 ,在 一 脚 ADJ,用 户 可 外 接 电 阻 来 改 变 SKIP CYCLE 电 压 触 发 值 ,本 例 中 所 选 为 30K 电 阻 .在 SKIP CYCLE 模 式 时 ,电 路 的 峰 值 电 流 不 能 超 过 V1/4Rsense.1 脚 ADJ 电 压 可 编 程 为 客 户 在 轻 (空 )载 低 损 耗 和 变 压 器 响 声 之 间 有 了 一 个 很 大 的 调 整 空 间 . . 图 3 跳 周 期 发 生 在 低 峰 值 电 流 ,确 保 没 有 噪 声 运 行 在 正 常 工 作 模 式 ,本 电 源 的 主 要 波 形 如 下 : 正 常 模 式 V ds波 形 图 4 二 待机模式 当 MCU 给出待机控制信号，即 STBY=‘H’时，Q202和 Q201 导通，电容 C224上的 60V电压对 C226充电，由于 TL431反馈接在 5V-STBY端，光耦反馈电流加大，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。 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脚电源电压低于设定值时，IC既进入 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。 当 STBY=‘L’时，Q202和 Q201截止，60V高电压通路被切断， 5V-STBY 端电压恢复由+5V 供电，电源快速调整，增大占空比，所 有的输出电压上升到正常值。 保护原理： 一过载短路保护 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 偶 U203 将没有有电流流过，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 依然存在，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 6.3V时，NCP1200接通电流源，当 Vcc电压到 达典型值 11.4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。 二 光偶开路保护 光偶开路保护的实质是和过载保护是一样的，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。 三 过温保护 IC内部设有过温保护，典型关断值为 140度。 BOM 表 编号 描述 数量 单位 定位 1 2N5551 1 个 Q202 2 2N5401 1 个 Q201 3 ECAP68UF/400V 1 个 C204 4 ECAP22UF/25V 1 个 C207 5 ECAP220UF/25 1 个 C210 6 ECAP100UF/16 1 个 C211 7 ECAP220UF/25 1 个 C212 8 ECAP100UF/16 1 个 C213 9 ECAP220UF/16 1 个 C214 10 ECAP100UF/16 1 个 C215 11 X2CAP 0.1UF/275V 1 个 C206 12 X2CAP 0.1UF/275V 1 个 C201 13 Y1CAP222/400V 1 个 C202 14 Y1CAP222/400V 1 个 C203 15 HV ceramic 472/1KV +/-10 1 个 C205 16 HV ceramic 100PF/1KV +/-10 1 个 C231 17 Ceramic cap 102/50v +/-10 1 个 C225 18 ECAP4.7UF/100V 1 个 C224 19 LOW ESR 1000UF/25V 1 个 C221 20 LOW ESR 220UF/25V 1 个 C227 21 LOW ESR 2200UF/10V 1 个 C216 22 LOW ESR 220UF/25V 1 个 C217 23 LOW ESR 2200UF/10V 1 个 C228 24 LOW ESR 220UF/25V 1 个 C229 25 ECAPCAP 47UF/35V 1 个 C218 26 Ceramic cap 104/50v +/-10 1 个 C219 27 Ceramic cap 104/50v +/-10 1 个 C220 28 Y1CAP222/400V 1 个 C209 29 Ceramic cap 104/50v +/-10 1 个 C223 30 FUSE 3A/250V 1 个 F203 31 DNR 10D471K 1 个 VR201 32 Resistor 270k 1/4w +/-5% 1 个 R230 33 Resistor 270k 1/4w +/-5% 1 个 R231 34 Resistor 270k 1/4w +/-5% 1 个 R226 35 Resistor 47k 3w +/-5% 1 个 R202 36 Resistor 220 OHM 1/4w +/-5% 1 个 R222 37 Resistor 220 OHM 1/4w +/-5% 1 个 R219 38 Resistor 1K 1/4w +/-5% 1 个 R221 39 Resistor 10K 1/4w +/-5% 1 个 R208 40 Resistor 4.7K 1/4w +/-5% 1 个 R227 41 Resistor 0.8 OHM 1w +/-1% 1 个 R207 42 Resistor 51K 1/4w +/-5% 1 个 R220 43 Resistor 22K 1/4w +/-5% 1 个 R233 44 Resistor 22K 1/4w +/-5% 1 个 R201 45 Resistor 4.7K 1/4w +/-5% 1 个 R216 46 Resistor 2K 1/4w +/-5% 1 个 R217 47 Resistor 10K 1/4w +/-5% 1 个 R218 48 Resistor 10K 1/4w +/-5% 1 个 R229 49 Resistor 10K 1/4w +/-5% 1 个 R209 50 Resistor 220 OHM 1/4w +/-5% 1 个 R214 51 Resistor 100 OHM 1/4w +/-5% 1 个 R210 52 Resistor 4.7K 1/4w +/-5% 1 个 R211 53 Resistor 4.7K 1/4w +/-5% 1 个 R1 54 Resistor 10K 1/4w +/-1% 1 个 R212 55 Resistor 10K 1/4w +/-1% 1 个 R213 56 CONNECTOR 2P-7.92MM 1 个 CN201 57 CONNECTOR 2P-7.92MM 1 个 CN201A 58 CONNECTOR 5P-2.54MM 1 个 CN202 59 CONNECTOR 8P-2.54MM 1 个 CN203 60 CONNECTOR 8P-2.54MM 1 个 CN204 61 CONNECTOR 4P-2.54MM 1 个 CN205 62 COMMONINDUCTOR25MH/1A UU10.5 1 个 L207 63 INDUCTOR 4.7UH/0.5W 1 个 L206 64 INDUCTOR 4.7UH/0.5W 1 个 L202 65 INDUCTOR 4.7UH/0.5W 1 个 L203 66 INDUCTOR 10UH/3A 1 个 L204 67 INDUCTOR 10UH/3A 1 个 L205 68 INDUCTOR 1.8UH/3A 1 个 L201 69 Transformer EC28/28 18PIN 1 个 T201 70 Diode IN4007 4 个 D201-4 71 Diode IN4007 1 个 D221 72 Diode IN4148 1 个 D224 73 Diode FR107 1 个 D205 74 Zenzer 15v 1 个 D223 75 Diode IN4148 1 个 D219 76 DEODE 1N4937 1 个 D217 77 1N4935 1 个 D210 78 1N4935 1 个 D209 79 SB580 1 个 D208 80 ZENER 13V/1W 1 个 D226 81 1N5918 1 个 D213 82 1N4935 1 个 D214 83 1N4935 1 个 D215 84 1N4148 1 个 D222 85 ZERNER 7.5V/0.5W 1 个 D216 86 1N4148 1 个 D207 87 SB540 1 个 D211 88 SB540 1 个 D220 89 NCP1200P60 1 个 U201 90 PC817 1 个 U203 91 TL431 1 个 U204 92 IRFBC30 1 个 Q203 93 94 地址：深圳市福田区车公庙天安数码城天安数码时代大厦 1208室 邮编:518041 Address: Room 1208 ,Cyber Times Tower A,Tianan Cyber Park Futian District,Shenzhen 518041,P.R.China 电话：0755-83476903、83476923 传真：0755-83476985 深圳市研智电子有限公司 2004年 04月 13日