準諧振式反激式開關電源IRIS4015原理及設計要點

摘要：本文介紹了準諧式反激式開關電源IRIS4015之工作原理，并介紹了應用其進行電源設計之電路和在設計中應特別注意之幾個方面[陽光電子學校維修專家友情提示]。 中圖分類號:  文獻標識碼:  文章編號：

摘  要：本文介紹了準諧式反激式開關電源IRIS4015之工作原理，并介紹了應用其進行電源設計之電路和在設計中應特別注意之幾個方面[陽光電子學校維修專家友情提示]。

1  前  言

目前單片開關穩壓電源有多種多樣，如TOPswitch.Tinyswitch.coolset等，這些單片開關穩壓電源均工作在硬開關狀態，開關損耗和EMI較大[陽光電子學校維修專家友情提示]。為克服硬開關之缺點可用軟開關工作方式[陽光電子學校維修專家友情提示]。在反激式開關電源中以無損耗緩沖電路和準諧振工作方式 為簡單，而且準諧振工作方式可以實現零電壓之開通和關斷，在各種準諧振之解決方案中IRIS4015是一種很好之方案[陽光電子學校維修專家友情提示]。

2  IS4015工作原理分析

IRIS4015是單片準諧振式反激式開關電源中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）[陽光電子學校維修專家友情提示]。

圖1  ISIR4015內部原理框圖

IRIS4015可以工作在準諧振模式下，該模式下頻率可變，在輕載和高電源電壓下達 大[陽光電子學校維修專家友情提示]。IRIS4015具有各種保護電路如：溫度補償之逐個脈沖過電流保護（OCP）、過電壓鎖定保護（OVP）、熱關閉電路（TSD）；啟動電流 大不超過100uA，有源低通濾波器可使輕載時穩定度提高；內置溫度補償基準電壓；具有可調門驅動；并且可以通過外部元件調整開關速度用于EMI控制[陽光電子學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之充放電產生脈沖信號確定MOSFET之關斷時間，如圖2，這是IC在沒有電壓控制反饋時，振蕩器之工作過程[陽光電子學校維修專家友情提示]。當MOSFET導通時，內置C1被充電到約5.6V，漏極電流ID流過R5產生壓降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OCP/FB端電壓達到門限電壓Vth（1）（0.73V）時，比較器1改變狀態，振蕩器輸出關斷信號，MOSFET關斷[陽光電子學校維修專家友情提示]。

圖2  振蕩器與限流工作方式

當MOSFET關斷時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C1之值降到1.2V左右時，振蕩器輸出導通信號，MOSFET重新導通，同時C1瞬間充電到5.6V左右，電路重復以上振蕩周期[陽光電子學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之導通時間，C1和直流放電電路所確定之固定時間是MOSFET之關斷時間，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電流產生）控制[陽光電子學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端電壓達到門限電壓V th（1）之0.73V所需之時間來降低MOSFET之導通時間[陽光電子學校維修專家友情提示]。這將導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導通時沖擊電流產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之間之動態靜態阻抗，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導通時OCP/FB端之靜態阻抗降低一半左右，而MOSFET導通時產生噪聲由C5來吸收[陽光電子學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  準諧振工作方式之分析

準諧振方式是在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，以降低開關損耗[陽光電子學校維修專家友情提示]。在這種工作模式下之OC

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