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)lianjiezaibianyaqichujideliangduan
，yiquebaobianyaqixieloudianganyinqidejianfengxinhao，buhuizaochengkaiguanloujidianyachaoguoqijichuandianya。ruguochaoguojichuandianya，qijianhuifashengxuebeng，youyutajuyouyidingdexuebengedingzhi，zheyangjinjinduoxiaohaoyidiangonglv
，buxupeizhiangguideqinahuanchongqi。

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。

如ru果guo在zai反fan饋kui回hui路lu中zhong出chu現xian短duan路lu故gu障zhang，反fan饋kui引yin腳jiao將jiang接jie地di
，器qi件jian的de開kai關guan動dong作zuo也ye會hui停ting止zhi。如ru果guo次ci級ji整zheng流liu器qi發fa生sheng短duan路lu，或huo負fu載zai短duan路lu

，在zai開kai關guan閉bi合he之zhi後hou

，立li即ji有you大da電dian流liu流liu經jing開kai關guan，從cong而er造zao成cheng損sun害hai。因yin此ci
，器qi件jian會hui測ce量liang在zai開kai關guan閉bi合he後hou極ji短duan時shi間jian內nei的de電dian流liu，如ru果guo電dian流liu值zhi比bi閾yu值zhi高gao，器qi件jian會hui停ting止zhi運yun轉zhuan。如ru果guo器qi件jian試shi著zhe自zi動dong重zhong新xin啟qi動dong，保bao護hu功gong能neng會hui鎖suo死si開kai關guan動dong作zuo以yi避bi免mian重zhong複fu的de應ying力li。另ling外wai
，器qi件jian具ju有you前qian沿yan屏ping蔽bi功gong能neng。

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BCDMOSjishuzhizao，bucunzaiqidongdianzuqi。youkenengjianggaoyazhengliudianyuanzhijielianjiedaoqijianshang，qiqidongyushuangxinpianqijianxiangsi

，raner，qubieshigaiqijianyongneibudianliuyuanweiVcc電容器充電，一旦Vccyinjiaodianyadadaoyuzhidianya，qijianqidong
，dianliuyuancongneibuduankai，yincizaizhengchangyunzuoqijian，bucongdianluzhongzhijiexiqunengliang
，yinerxiaolvtigao。duiyujiaogaogonglvdianyuan
，kecaiyongtu5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。

在zai這zhe種zhong模mo式shi下xia
，開kai關guan頻pin率lv與yu輸shu入ru電dian壓ya和he負fu載zai水shui平ping無wu關guan，在zai低di輸shu入ru電dian壓ya和he大da負fu載zai的de情qing況kuang下xia

，頻pin率lv降jiang低di，而er在zai高gao輸shu入ru電dian壓ya和he小xiao負fu載zai的de情qing況kuang下xia，開kai關guan頻pin率lv升sheng高gao。在zai最zui大da輸shu入ru電dian壓ya下xia，所suo需xu頻pin率lv不bu應ying超chao過guo最zui高gao開kai關guan頻pin率lv150kHz

，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(de)EMI，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。