0 引言
随着电子技术的发展,家电控制器的小型化、轻便化和低成本要求使得电源也朝着轻便、小薄、以及高效的方向发展。虽然传统的线性电源技术技术现在已经比较成熟,也具有大量集成化的线性稳压电源模块,而且稳定性能好、输出纹波电压小、使用可靠。但是,其通常需要体积大且笨重的工频变压器和隔离单元,而且滤波器的体积和重量也很大,因而其电源效率很低,一般只有45%左右,很难满足电子设备发展的要求。而开关电源由于不需要沉重的电源变压器,且具有体积小、重量轻、输入电压范围宽、效率高的优点,同时,随着开关电源的日趋高频化,其体积也更加小巧,因此,开关电源在家电产品的应用前景也更加广阔。
1开关电源的工作原理
开关型稳压电源通常采用功率半导体器件作为开关,通过控制开关的占空比来调整输出电压。由于开关型稳压电路中的调整管工作在开关状态,因而功耗小,电路效率高。开关电源的种类很多,按调整管与负载的连接方式可分为串联型和并联型,串连开关稳压电路为降压型电路,并联开关型稳压电路则是升压型电路。其调制方式可分为脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制(PFM)和混合调制。这其中尤以PWM最为盛行,本文主要介绍PWM开关电源。
一般情况下,各种方式开关电源的工作原理基本相同,图1所示为开关电源的基本结构方框图。开关电源的工作原理主要是根据输入电压的高低和输出电压的变化,通过反馈电路来控制开关的占空比,以改变控制脉冲的宽度,并将输入的电压变换成脉冲信号,再经脉冲变压器变压后加到输出整流滤波电路,最后经平滑滤波,产生与输出脉冲宽度成比例的直流输出电压。
PWM控制过程一般是在保持调整管开关周期T不变的情况下,通过改变开关管的导通时间Ton来调节脉冲占空比,从而达到稳压的目的。目前,很多厂家已经推出了多种脉宽调制型开关电源的控制器芯片,他们大多都将开关管集成于芯片之中,且含有各种保护电路。
2 VIPER12A智能开关电源芯片
VIPer12A是一款采用VIPer系列做控制元件的低成本单片智能开关电源IC,其组件包括一个60 kHz的集成脉宽调制控制器和一个击穿电压为730 V的高压功率MOSFET,VIPer12A具有智能增强调整功能,其内置有保护控制单元,故其外部电路所需的元件数只有分立电路一半,因此,非常符合家电控制器的设计要求。
图2所示是VIPerl2A的引脚排列图,该器件有SO8和DIP8两种封装形式。各引脚的功能如下: