开关电源应用研究分析论文

导语：开关电源应用研究分析论文一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

摘要：COOLMOSICE2A165/265/365是Infineontechnologies公司推出的系列PWM+MOSFET二合一芯片，其突出特点是由其组成的开关电源，在市电电网中工作时，无需外加散热器即可输出20～50W的输出功率；且能自动降低空载时的工作频率，从而降低待机状态的损耗；同时还具有过、欠压保护、过热保护、过流保护以及自恢复功能，因而在中小功率开关电源中有着广泛的应用前景。

关键词：COOLMOS；PWM;开关电源；功率器件

1主要特点

InfineonTechnologies公司的ICE2A165／265／365系列芯片是新型COOLMOS器件，该器件是PWM控制器和MOSFET开关管组合为一体的功率器件，它的主要特点如下：

●FET耐压为650V，导通电阻低；

●无需散热器即可输出较大的功率；

●具有过、欠压保护、过热保护、过流保护和自恢复功能；

●待机状态及空载时能自动降低工作频率，从而降低损耗；

●最低工作频率为21．5kHz，可以避免可闻噪声；

●电路结构简单，所需外部电路元件少，可大大减少开关电源的体积和重量，提高系统的可靠性。

由于ICE2A165／265／365系列芯片具有以上诸多特点，因而可广泛用于中、低功率的开关稳压电源中。使用该芯片不仅电路组成简单，而且可靠性很高，所以在中、低功率电子设备中有着广泛的应用前景。

2引脚功能

ICE2A165／265／365采用双列直插式结构，其封装形式为DIP－8，现将各管脚功能说明如下：

1脚：软启动设置端，设计者可通过改变外围电路参数自行设置所需的软启动时间。

2脚：反馈信号输入端，在启动瞬间，通过输出取样电路可控制光耦的输出电流，从而改变反馈信号的大小，进而控制PWM控制器的输出占空比。该器件的最大输出占空比为0．72。

3脚：MOSFET工作电流检测端，该器件可对输出电流的大小进行实时监测，以便在输出电流过大时切断PWM信号的输出，从而实现过流保护。

4、5脚：为MOSFET的漏极。

6脚：空脚。

7脚：内部PWM控制器供电电源端，输入电压范围为＋8．5～＋21V。

8脚：电源地。

345W／15V开关电源的设计

采用COOLMOSICE2A165／265／365组成的开关电源的原理电路如图1所示。该电路的设计要求是：

输入电压：AC85V～AC265V50Hz；

输出电压：＋8V～＋15V；

输出电流：3．0A。

下面根据设计要求，给出图1所示电路的主要元件的设计方法。

3．1电流检测电阻的选择

根据设计要求，如选择ICE2A365为核心控制器件，可通过将COOLMOS器件设定在输出功率的上限，然后通过取样电阻R7设定电流的最大值。由于R7接在MOSFET的源极，因而可检测MOSFET的工作电流。由于要求R7Idpeak≤1V，因此，在Idpeak为3．0A时，R7可选在0．33Ω以下。

3．2脉冲变压器的设计要求

脉冲变压器的初级电感（即励磁电感）Lm中的电流与电压的关系近似为：

Im＝U0τ／Lm

式中：U0为初级电感两端的电压；τ为开关脉冲宽度。

图1

由上式可知，脉冲变压器的初级电感值要适当，一般在400μH到600μH之间比较合适。输出功率较大时可取低一些；反之则应取高点。在反激式电路中，磁芯应加气隙，以调整脉冲变压器的初级电感，同时应注意变压器的绕组排列，以尽量减少漏感，避免造成对MOSFET过大的应力。

3．3次级电路的设计

次级电路主要是选择整流管和滤波电容。整流管应根据输出电流和电压来选择，一般在低输出电压情况下，可采用肖特基二极管，而输出电压较高时，则需要采用快恢复二极管。当开关频率较高时，应采用超快恢复二极管作整流管，以减小其反向电流对初级的影响。

滤波电容E4的容量应满足输出电压纹波的要求，L6及E5应能有效滤除开关所产生的噪声。

3．4反馈调整电路的设计

反馈调整电路由光耦和可调三端稳压器TL431组成。在启动瞬间，通过输出取样电路可以控制光耦的输出电流，从而改变反馈信号的大小，同时控制PWM控制器的输出占空比，以确保电源在低电网电压和满载启动时达到规定的调整值。用C10、R14组成滞后补偿网络时，其时间常数τ应为1～3ms，若C1选为0．1μF，那么，R14应选择在10～30kΩ。

4设计注意事项

用ICE2A165／265／365设计开关电源时，最主要的问题是不易起振。所以在设计过程中必须注意以下问题：

（1）输出端必须加假负载。因为输出端在空载时，电路不易起振，而当流经假负载的电流超过15mA时，则比较容易启动。

（2）内部PWM控制器的供电电压不能超过16．5V，若超过，则会因易受保护而难以起振。

（3）过流检测电阻R7不宜过大，因为过大可能难以起振。因为当R7上的电压超过1V时，系统会认为过流而不起振。5结束语

综上所述，用ICE2A165／265／365组成的开关电源具有较多的优点，与同类芯片相比，它们具有较好的性价比和可靠性，因而在DVD电源、机顶盒电源及仪器仪表电源中具有广泛的应用前景。