中心議題：

• 開光電源兩種導通模式的比較
• 開關控製器的選擇
• 線路保護功能的應用

開關電源的使用日益普及，電視機
、機頂盒和錄像機均采用這種方式供電
，移動電話充電器、PDA(個人數字助理)，甚至一些電動牙刷都采用開關電源。

與傳統的線性電源相比，開關電源具有許多優點。在通常情況下，如果隻需要一個直流輸出，采用一個變壓器、整(zheng)流(liu)器(qi)和(he)濾(lv)波(bo)電(dian)容(rong)就(jiu)可(ke)構(gou)成(cheng)線(xian)性(xing)電(dian)源(yuan)。有(you)時(shi)，可(ke)采(cai)用(yong)一(yi)個(ge)線(xian)性(xing)穩(wen)壓(ya)器(qi)提(ti)供(gong)穩(wen)壓(ya)輸(shu)出(chu)。這(zhe)種(zhong)係(xi)統(tong)的(de)主(zhu)要(yao)優(you)點(dian)是(shi)簡(jian)單(dan)，所(suo)以(yi)成(cheng)本(ben)通(tong)常(chang)較(jiao)低(di)。而(er)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)通(tong)常(chang)結(jie)構(gou)複(fu)雜(za)、價格昂貴，所以線性電源獲得了廣泛應用。表1列出了兩種係統的優點和缺點。


表1線性與開關電源對比

　
開關電源電路有許多種，但最常見的是反激式轉換器

，其原理如圖1所示
，電源輸入首先經過整流，然後濾波
，接下來經過變壓器和初級開關，以及初級控製器
；這個控製器根據反饋信號來改變開關的占空比

，反饋信號是由次級反饋而來。


jinguankecaiyongdianganqi，dansuoshishejicaiyongdeshiweigelidebianyaqi。gelishejizailixianshebeizhonggengweichangjian，zailixianshebeizhong，bianyaqijuyougelizuoyong，kefangbiandishixianzhankongbitiaozheng。fanjishikaiguandianyuankezaifeilianxudaotonghelianxudaotongliangzhongmoshixiagongzuo，bulianxudaotongmoshirutu2所示。Ilm和Vlm是變壓器磁化電感通過的電流和施加的電壓。

表2開關電源的兩種導通模式
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dangkaiguanbiheshi
，dianyashijiazaibianyaqichujideliangduan
，yinweicishicijierjiguanshijiezhide，bianyaqisuoqidezuoyongjiuxiangdianganqi。jingguochujixianquandedianliuhuishangsheng，tongshinengliangchucunzaicitongliangzhong。dangkaiguanduankaishi
，cijierjiguandaotong，dianliutongguocijishihuixiajiang，yinweinengliangbeizhuanhuanzhicibiandarongliangdianrongqi。ruguodianliujingguocihuadianganquhoujiangzhiling，zheshibulianxudaotongmoshi。ruguocihuadianliuweijiangzhiling，rutu3所示，則係統以連續導通模式工作。

表2列出了兩種模式的優缺點。
　　
兩(liang)種(zhong)模(mo)式(shi)各(ge)有(you)其(qi)優(you)缺(que)點(dian)，可(ke)根(gen)據(ju)設(she)計(ji)要(yao)求(qiu)進(jin)行(xing)選(xuan)擇(ze)。可(ke)以(yi)挑(tiao)選(xuan)大(da)負(fu)載(zai)的(de)連(lian)續(xu)模(mo)式(shi)設(she)計(ji)，或(huo)選(xuan)擇(ze)小(xiao)負(fu)載(zai)的(de)非(fei)連(lian)續(xu)模(mo)式(shi)設(she)計(ji)。有(you)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)兩(liang)種(zhong)控(kong)製(zhi)模(mo)式(shi)，在(zai)電(dian)壓(ya)模(mo)式(shi)中(zhong)，次(ci)邊(bian)電(dian)壓(ya)被(bei)反(fan)饋(kui)
，直(zhi)接(jie)控(kong)製(zhi)工(gong)作(zuo)循(xun)環(huan)；而在電流模式中，次邊電壓被反饋
，控製最大的開關電流，即控製IC的PWM部分使開關閉合
，當電流達到反饋設定的極限時，開關就斷開。

控製器的選擇
　　
過去，大多數SMPS係統采用分立控製器IC和用場效應晶體管(FET)作(zuo)為(wei)開(kai)關(guan)，現(xian)在(zai)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)集(ji)成(cheng)控(kong)製(zhi)器(qi)，這(zhe)些(xie)集(ji)成(cheng)器(qi)件(jian)針(zhen)對(dui)各(ge)種(zhong)功(gong)率(lv)級(ji)別(bie)和(he)應(ying)用(yong)進(jin)行(xing)了(le)優(you)化(hua)，通(tong)常(chang)可(ke)分(fen)為(wei)雙(shuang)芯(xin)片(pian)式(shi)和(he)單(dan)芯(xin)片(pian)式(shi)兩(liang)類(lei)。雙(shuang)芯(xin)片(pian)式(shi)包(bao)括(kuo)控(kong)製(zhi)器(qi)芯(xin)片(pian)和(he)MOSFET芯片，而單芯片式僅有一個芯片，一般采用BCDMOS工藝製造。采用BCDMOS工藝製造高壓功率MOSFET器件，它的局限性多於采用優化MOSFET工藝製造的器件。通常
，采用BCDMOS工藝製造的芯片的單位麵積RDS(on)值會高出許多。

然ran而er
，單dan芯xin片pian解jie決jue方fang案an的de成cheng本ben較jiao低di，在zai低di功gong率lv應ying用yong領ling域yu具ju有you優you勢shi。因yin此ci
，一yi般ban是shi為wei高gao功gong率lv應ying用yong選xuan擇ze雙shuang芯xin片pian方fang案an
，而er為wei低di功gong率lv應ying用yong選xuan擇ze單dan芯xin片pian方fang案an，高gao低di功gong率lv的de分fen界jie點dian在zai15至20W左右，飛兆半導體有提供兩種類型的功率開關。


應用實例
　　
圖4所示為采用KA5M0365R的通用開關模式電源的電路圖
，KA5M0365R是雙芯片器件。電源的輸入電壓為85～265VAC，開關頻率為66kHz，輸出為3.3V
、1.2A，5V
、1.5A，9V、0.5A和33V

、0.1A。

內部MOSFET的額定值為3A和650V，但不是簡單的MOSFET，而是SenseFET，其源極麵積約有1%被隔離出來，形成次感應源極。漏極電流的1%來自感應源極，它流經集成電阻器，便於準確地測量電流值
，不存在與外部電流采樣電阻器相關的損耗。

自線路輸入端開始，首先是一個用於抑製EMI的濾波器
，接下來是橋型整流器、NTC電阻器和濾波電容器。NTC電阻器用於避免開關閉合時的電流浪湧。在第一次接通電源時
，FPS以旁路模式工作

，吸收極少的電流，Vcc電容器被充電，一旦達到電壓鎖定閾值15V範圍的上限
，該器件就開始開關，它的電流需求增加
，Vcc電壓開始下降。然而，假定Vcc電容器足夠大
，Vcc電壓仍保持在電壓鎖定閾值範圍的較低水平，在正常運作期間
，第三線圈開始供電。

緩衝網絡(SnubberNetwork)連(lian)接(jie)在(zai)變(bian)壓(ya)器(qi)初(chu)級(ji)的(de)兩(liang)端(duan)，以(yi)確(que)保(bao)變(bian)壓(ya)器(qi)泄(xie)漏(lou)電(dian)感(gan)引(yin)起(qi)的(de)尖(jian)峰(feng)信(xin)號(hao)，不(bu)會(hui)造(zao)成(cheng)開(kai)關(guan)漏(lou)極(ji)電(dian)壓(ya)超(chao)過(guo)其(qi)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)。如(ru)果(guo)超(chao)過(guo)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)，器(qi)件(jian)會(hui)發(fa)生(sheng)雪(xue)崩(beng)，由(you)於(yu)它(ta)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)雪(xue)崩(beng)額(e)定(ding)值(zhi)，這(zhe)樣(yang)僅(jin)僅(jin)多(duo)消(xiao)耗(hao)一(yi)點(dian)功(gong)率(lv)
，不(bu)需(xu)配(pei)置(zhi)昂(ang)貴(gui)的(de)齊(qi)納(na)緩(huan)衝(chong)器(qi)。

有四個次級線圈提供四路電壓輸出，通過一個光耦
，由431型電壓參考器提供反饋信號。

保護功能
　　
所有的離線式電源必須達到一定的安全標準，圖4所示的設計具有良好的保護功能，得益於控製器具有的過載保護、過壓保護、過流保護

、欠壓保護和過熱保護特性。

如(ru)果(guo)電(dian)源(yuan)超(chao)負(fu)載(zai)但(dan)未(wei)短(duan)路(lu)，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)將(jiang)會(hui)降(jiang)低(di)，反(fan)饋(kui)電(dian)壓(ya)上(shang)升(sheng)，占(zhan)空(kong)比(bi)增(zeng)加(jia)以(yi)進(jin)行(xing)補(bu)償(chang)。然(ran)而(er)，因(yin)為(wei)初(chu)邊(bian)電(dian)流(liu)有(you)限(xian)，可(ke)轉(zhuan)換(huan)的(de)最(zui)大(da)功(gong)率(lv)也(ye)是(shi)有(you)限(xian)的(de)，因(yin)此(ci)反(fan)饋(kui)電(dian)壓(ya)將(jiang)繼(ji)續(xu)上(shang)升(sheng)。一(yi)旦(dan)它(ta)達(da)到(dao)閾(yu)值(zhi)
，器(qi)件(jian)的(de)開(kai)關(guan)動(dong)作(zuo)就(jiu)會(hui)停(ting)止(zhi)。過(guo)載(zai)保(bao)護(hu)可(ke)延(yan)時(shi)以(yi)避(bi)免(mian)負(fu)載(zai)瞬(shun)變(bian)導(dao)致(zhi)的(de)錯(cuo)誤(wu)觸(chu)發(fa)。如(ru)果(guo)在(zai)反(fan)饋(kui)回(hui)路(lu)中(zhong)出(chu)現(xian)開(kai)路(lu)故(gu)障(zhang)，反(fan)饋(kui)引(yin)腳(jiao)電(dian)壓(ya)將(jiang)上(shang)升(sheng)
，導(dao)致(zhi)工(gong)作(zuo)循(xun)環(huan)增(zeng)加(jia)，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)也(ye)將(jiang)上(shang)升(sheng)
，Vcc引腳電壓同樣也上升，一旦Vcc電壓達到保護閾值
，設備就關閉，以避免損害次級。

ruguozaifankuihuiluzhongchuxianduanluguzhang，fankuiyinjiaojiangjiedi，qijiandekaiguandongzuoyehuitingzhi。ruguocijizhengliuqifashengduanlu，huofuzaiduanlu，zaikaiguanbihezhihou，lijiyoudadianliuliujingkaiguan
，congerzaochengsunhai。yinci，qijianhuiceliangzaikaiguanbihehoujiduanshijianneidedianliu，ruguodianliuzhibiyuzhigao，qijianhuitingzhiyunzhuan。ruguoqijianshizhezidongzhongxinqidong，baohugongnenghuisuosikaiguandongzuoyibimianzhongfudeyingli。lingwai，qijianjuyouqianyanpingbigongneng。

針對特定應用的改進
　　
低功率電源常常是備用
、輔助電源，或用於內務處理
，FSDH0165或FSDH565等單芯片器件適用於此類電源，芯片集成了控製器和SenseFET。



由於器件采用BCDMOS技ji術shu製zhi造zao，不bu存cun在zai起qi動dong電dian阻zu器qi。有you可ke能neng將jiang高gao壓ya整zheng流liu電dian源yuan直zhi接jie連lian接jie到dao器qi件jian上shang，其qi起qi動dong與yu雙shuang芯xin片pian器qi件jian相xiang似si
，然ran而er，區qu別bie是shi該gai器qi件jian用yong內nei部bu電dian流liu源yuan為weiVcc電容器充電，一旦Vcc引(yin)腳(jiao)電(dian)壓(ya)達(da)到(dao)閾(yu)值(zhi)電(dian)壓(ya)，器(qi)件(jian)起(qi)動(dong)，電(dian)流(liu)源(yuan)從(cong)內(nei)部(bu)斷(duan)開(kai)
，因(yin)此(ci)在(zai)正(zheng)常(chang)運(yun)作(zuo)期(qi)間(jian)，不(bu)從(cong)電(dian)路(lu)中(zhong)直(zhi)接(jie)吸(xi)取(qu)能(neng)量(liang)
，因(yin)而(er)效(xiao)率(lv)提(ti)高(gao)。對(dui)於(yu)較(jiao)高(gao)功(gong)率(lv)電(dian)源(yuan)
，可(ke)采(cai)用(yong)圖(tu)5所示的係統，它與先前的係統很相似

，但它以準諧振模式工作，Lm不是一個單獨的元件

，而是變壓器的一部分。

zaizhezhongmoshixia，kaiguanpinlvyushurudianyahefuzaishuipingwuguan，zaidishurudianyahedafuzaideqingkuangxia，pinlvjiangdi，erzaigaoshurudianyahexiaofuzaideqingkuangxia，kaiguanpinlvshenggao。zaizuidashurudianyaxia，suoxupinlvbuyingchaoguozuigaokaiguanpinlv150kHz，因此施加的負載應有所限製。準諧振模式的優點是EMI較低和效率較高。

這裏未出現先前所用的傳統RCD(電阻器電容器二極管)緩衝器
，作為替代，采用一個與開關並聯的小型電容器，電源開關配有一個額外的同步引腳，用於開通SenseFET。在zai次ci級ji二er極ji管guan截jie止zhi之zhi前qian，其qi工gong作zuo與yu非fei連lian續xu電dian流liu反fan激ji方fang式shi基ji本ben相xiang同tong。在zai初chu級ji二er極ji管guan截jie止zhi後hou，開kai關guan管guan漏lou極ji開kai始shi振zhen鈴ling動dong作zuo
，頻pin率lv由you串chuan聯lian的de電dian容rong器qi和he初chu級ji電dian感gan量liang所suo決jue定ding。同tong步bu引yin腳jiao電dian壓ya開kai始shi下xia降jiang
，當dang電dian壓ya超chao過guo閾yu值zhi時shi
，開kai關guan再zai次ci閉bi合he。選xuan擇ze合he適shi的de同tong步bu引yin腳jiao元yuan件jian，使shi得de漏lou極ji電dian壓ya達da到dao最zui小xiao值zhi時shi，同tong步bu電dian壓ya達da到dao閾yu值zhi。該gai係xi統tong為wei軟ruan開kai關guan型xing

，具ju有you很hen小xiao的deEMI，因為漏極電壓很小
，開關損耗也降至最低。但這裏忽略了功率因數校正問題

，因為在歐洲已經要求所有功耗超過75W的設備需進行功率因數校正。

有幾種方法可實現功率因數校正，從簡單的無源解決方案到較複雜和性能較好的有源解決方案。飛兆半導體的ML4803采用小型8引腳封裝
，集成了PFC和PWMSMPS控製器
，在技術和成本具有相當的優勢。現在已經有多種適合不同應用和功率範圍的器件，使離線式開關電源的設計變得更為簡單。