準諧振模式開關控制器在電視機電源中的應用
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動態(tài)自供電 (DSS)
傳統(tǒng)開關控制器必須在高壓直流軌線與其Vcc之間連接一個電阻以便于啟動。憑借專有的高壓技術，NCP1207的高壓引腳可以直接連到高壓軌線上，不但確保了簡潔、無損耗的啟動序列，而且可以不依賴輔助繞組而工作。當次級重構引起輔助繞組損壞時，DSS是非常有用的，它維持了NCP1207的Vcc供電，從而讓該IC保持了電視機內(nèi)的mP或MCU的正常工作電壓。
準諧振工作
NCP1207有一個退磁引腳用于檢測變壓器磁芯的復位。一旦退磁信號低于50mV，經(jīng)過適當?shù)难舆t，在漏電壓最低處(漏極振鈴波形的波谷)功率MOSFET便開啟。此外，在MOSFET漏和源之間可以加上一個電容，也不會造成很大的損耗。添加的電容降低了MOSFET開關的dV/dt值，減小開關噪聲對屏幕的影響。
跳躍周期工作
在輕負載時NCP1207以跳躍周期工作，因此它能達到市場上最嚴格的待機能耗的要求。一旦電視機進入待機狀態(tài)，控制器將跳過幾個開關周期但仍然保持閉環(huán)調(diào)整。由于跳躍周期是在低初級峰值電流時出現(xiàn)，可以控制音頻噪聲在非常低的水平。為了進一步降低音頻噪聲，可以修改反饋環(huán)路，使NCP1207工作在受控的突發(fā)脈沖狀態(tài)。
過壓保護
假如光耦合器或反饋回路受到破壞，輸出電壓將會達到危險值。在功率MOSFET關斷4.5ms后，NCP1207通過采樣退磁信號檢測到過電壓。延遲時間保證了退磁信號出現(xiàn)明顯的平臺，并真實反映輸出電壓的狀態(tài)。一旦發(fā)現(xiàn)過電壓，控制器將進入長時間的閂鎖狀態(tài)，等待用戶拔掉電線插頭，重新啟動變換器。
過載及短路保護
通過連續(xù)監(jiān)測反饋線路的電壓值，NCP1207在電源出現(xiàn)過負載或短路時馬上進入告警狀態(tài)，并保證系統(tǒng)不出現(xiàn)損害性的熱失控現(xiàn)象。一旦故障排除，電源將回復到正常工作狀態(tài)。
電路描述
圖1描述NCP1207應用于29英寸彩電底盤中的實用電路?？梢钥吹?，控制器周圍的元件數(shù)目非常少。變壓器的初級電流循環(huán)始終由讀出電阻R9監(jiān)控，阻止了大于1V / 0.22W的峰值電流流入變壓器。假如出現(xiàn)故障，內(nèi)部的電流比較器能夠在小于100ns(典型值)快速反應，為異常情況提供很好的保護。跳躍周期電平值可以根據(jù)系統(tǒng)要求通過R10方便地調(diào)節(jié)。在引腳1和地之間加入電容C5是為了在磁芯復位檢測時引入一個小延遲。這個延遲確保完善的波谷切換，測試結果如圖2所示。
在正常的情況下，+B輸出電壓由NCP1027來調(diào)節(jié)。輸出電壓反饋是由TL431 (U5) 通過光耦合器U2來提供的。此時齊納二極管D10和D11是不起作用的。輸送給電視機mP 或者 MCU 的+5V輸出電壓是由L2繞組來保持，而NCP1207的Vcc則由輔助繞組提供。由于+B的電壓通常在100V到140V左右，L1的匝數(shù)要比L2多得多。此處便于解釋，其它的輸出繞組就省略了。
當mP或者MCU接收來自遙控裝置的待機信號時，它會關斷晶體管Q3。這時候二極管D9便不能保持正偏。在每一個反擊周期，L1繞組的快速上升電壓沿通過R11和C11產(chǎn)生柵極觸發(fā)信號使X1導通。然后＋5V輸出從L1而非L2上獲得能量。由于次級繞組重構做成匝數(shù)比的改變，所有的輸出電壓除了＋5V外都下跌。同樣地，輔助饒組的電壓值下降到原值的幾分之一。由于NCP1207有DSS功能, NCP1207仍然向次級提供電源。這時,L1繞線的所有能量都被＋5V的輸出“搶走”，＋B電壓下落到非常低的值，TL431的陰極引腳處于高阻抗狀態(tài)。反饋環(huán)路通過12V齊納管D11完成，電容C12被調(diào)節(jié)到大約13V。在這種輕負載的情況下，NCP1207自動進入跳躍周期模式來減少待機能耗。至此電視機電源完滿地進入待機工作狀態(tài)。根據(jù)變壓器結構的不同以及mP消耗電流的大小，可能聽到很小的噪聲。為了進一步壓制噪聲，可以添加一個由D10、R14、R17、C13和Q2組成的滯后發(fā)生器。這個電路周期性地驅動一個大電流通過光耦合器并制止NCP1207的切換。
Q3開啟時，電視機重新進入正常模式。可控硅 X1不能再導通，電源進入啟動序列。+B電壓慢慢升高直至達到額定電壓。
欠壓保護電路
所述的電視機電源電路在90~270VAC范圍內(nèi)正常工作，并且可以經(jīng)受住大多數(shù)的系統(tǒng)故障。一個需要考慮到的情況是電力不足，交流輸入電壓超低的情況。與固定頻率脈寬調(diào)制(PWM)架構不同的是，準諧振模式控制器沒有最大占空比的保護。在很低的交流輸入電壓下，會使MOSFET開啟時間變得很長。在這種狀態(tài)持續(xù)情況下，功率MOSFET有可能處于電過載的狀態(tài)。加入一個低電壓保護電路可以大大地增強電源的可靠性。
圖3為加入選用的欠壓保護電路在內(nèi)的最終電路。R1和R2設置成作為電壓探測，一旦A點上電壓低于Vcc-Vbe(PNP)，PNP管Q1將開啟而退磁引腳的電壓被拉高到地電壓以上。二極管D1用于阻止退磁電壓回到PNP管的集電極，從而對電容C1充電。同時D1可保證退磁信號在正常的工作中不會失真。6.2V齊納二極管D2避免了在瞬態(tài)過程中發(fā)生錯誤的過壓保護跳閘。91V齊納二極管D3防止電源在欠壓電路被觸發(fā)后立即重啟。直至交流線電壓重新提高到85V AC以上時電源恢復工作。C1及C2的作用是濾波。
本電路的工作方式是，一旦體電容電壓低于設置點，退磁引腳被拉到地以上的電平。因為沒有探測到退磁信號(零交叉信號)，NCP1207會停止輸出柵極驅動，所有輸出以及Vcc會開始下降。由于失去了電壓調(diào)節(jié), 反饋引腳FB電壓會錯誤地反映輸出過載， 而一旦Vcc降到10V(UVLO電平)以下，NCP1207將會進入告警狀態(tài)。但是此時D3不讓電流通過HV引腳對Vcc電容充電，電源不能重新起動。這種狀態(tài)將一直保持到交流線電壓達到一個使D3導通的電平為止。
結論
NCP1207配合不同的MOSFET可作為14~29英寸陰極射線管電視機(CRT TV)的寬電壓電源。本文描述的29英寸電視機底盤，在有消磁繞圈連接時交流220V的功耗為2.6W。在滿負載的情況下，在整個AC輸入范圍內(nèi)電源的效率都高達84％ 以上。在看重成本和組成元件數(shù)目的決定性因素中，NCP1207是一個很好的選擇?！?
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