隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷進(jìn)步，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)師、電路設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新提供了一個(gè)先進(jìn)的技術(shù)平臺(tái)，從而有許許多多新穎的、時(shí)尚的便攜式電子產(chǎn)品呈現(xiàn)在世人面前，像PDA、3G手機(jī)、各種個(gè)人電子醫(yī)療保健裝置以及層出不窮的游戲機(jī)等等。這些便攜式電子產(chǎn)品大多需要高檔的開(kāi)關(guān)電源來(lái)供電或充電，此外，還有許多先進(jìn)的便攜式儀器儀表，工控裝置乃至像剃須刀這樣的日常用具也需要開(kāi)關(guān)電源。
一般說(shuō)來(lái)，功率MOS管耗散的功率是開(kāi)關(guān)電源自身功耗的主要來(lái)源。它與電源的可靠性，穩(wěn)定性，效率都密切相關(guān)。功率MOS管的功耗通常由三部分組成：
1. MOS管截止時(shí)的功耗，即VDS為高電平的功耗：這個(gè)功耗主要由漏極D和源極S之間的漏電流來(lái)決定，與芯片制造工藝有關(guān)，IDS(off)通常在微安量級(jí)，因此這部分功耗極低，一般可以忽略。
2. MOS管導(dǎo)通時(shí)的功耗，即VDS為低電平時(shí)的功耗，這個(gè)功耗主要決定于漏極和源極之間的導(dǎo)通電阻RDS(on)。這與芯片設(shè)計(jì)的幾何參數(shù)有關(guān)。
3. MOS管動(dòng)態(tài)功耗，即MOS管由截止向?qū)ㄞD(zhuǎn)換，或由導(dǎo)通向截止轉(zhuǎn)換時(shí)的功耗。這個(gè)功耗可用下式計(jì)算：
要降低開(kāi)關(guān)電源的動(dòng)態(tài)功耗，只能由降低轉(zhuǎn)換時(shí)的VDS和負(fù)載下降時(shí)的f入手。通常VDS為380V左右，如果利用電路諧振將VDS于谷底(接近于0V)時(shí)，使MOS管由截止進(jìn)入導(dǎo)通，則MOS管的動(dòng)態(tài)功耗將下降幾個(gè)數(shù)量級(jí)。為此，在電路設(shè)計(jì)上，加上了谷值檢測(cè)電路，一旦電路諧振，能正確地測(cè)出“谷底”，并在VDS進(jìn)入“谷底”之時(shí)，在柵極G和源極S之間輸入經(jīng)PWM后的脈沖上升沿。
上個(gè)世紀(jì)90年代的PWM芯片，工作頻率f大多為固定頻率。為了降低功耗，特別是降低待機(jī)功率，STARplug采取了可調(diào)變頻率的靈活電路設(shè)計(jì)。用戶設(shè)定的頻率為滿載時(shí)的工作頻率。當(dāng)負(fù)載下降時(shí)，工作頻率也相應(yīng)下降。從而保證了待機(jī)功耗低于100mW。
此外，STARplug系列芯片用高壓電流源來(lái)啟動(dòng)，一旦IC進(jìn)入正常工作狀態(tài)，則高壓電流源將自動(dòng)切斷，從而減少了電路的功耗。由此可知，電路的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。都貫徹了一條減少功耗的思想，正是因?yàn)楣β蔒OS管和控制部份都有效地大幅度地減少了功耗，因此就能夠?qū)⒐β势骷涂刂齐娐芳稍谝粋�(gè)封裝中，有效地減少了外圍元件。另外為了使電路能可靠地工作，還提供了完善的保護(hù)功能，包括了逐個(gè)周期過(guò)流保護(hù)、欠壓鎖定、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)、繞組短路保護(hù)、退磁保護(hù)。
STARplug功能描述
1. STARplug的結(jié)構(gòu)
圖1是STARplug的內(nèi)部電路框圖。不難看出，圖中包括功率MOS管和控制電路兩大部分。功率MOS管主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)功率的傳輸和轉(zhuǎn)換。而控制電路則肩負(fù)三大任務(wù)：
1. 實(shí)現(xiàn)所有保護(hù)功能的快速反應(yīng)。
2. 谷值電平的準(zhǔn)確檢測(cè)。
3. 工作周期的控制(即PWM功能)。
圖1：STARplug內(nèi)部電路框圖。
過(guò)壓保護(hù)
在芯片的框圖中，雖然沒(méi)有為過(guò)壓保護(hù)設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的通道，但這個(gè)功能是存在的。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，一旦產(chǎn)生過(guò)電壓，則必然將REG端的工作電平上拉，從而使初級(jí)繞組的工作行程立即終止。只有當(dāng)過(guò)壓消除，REG端電壓恢復(fù)到正常值，功率MOS管才能正常開(kāi)關(guān)。 Starplug的應(yīng)用
前已述及，STARplug有兩種反饋方式，這兩種方式就構(gòu)成了STARplug作為反激式AC/DC轉(zhuǎn)換器的兩種典型應(yīng)用電路。
圖2是最簡(jiǎn)單最基本的應(yīng)用電路，其特征就是由變壓器的輔助繞組來(lái)反饋電網(wǎng)和負(fù)載的變化。
由圖2可見(jiàn)，由整流橋和濾波器組成了電路的輸入部分，并通過(guò)變壓器初級(jí)繞組加到TEA162x的Drn端。顯然，TEA162x是整個(gè)轉(zhuǎn)換器的心臟，以下圍繞TEA162x分析一下圖2的各部分電路。
1. 由C3R2組成振蕩電路
振蕩電路元件的值是根據(jù)工作頻率來(lái)確定的，STARplug的開(kāi)關(guān)頻率可在10kHZ到200kHZ之間工作，通常工作頻率大都選在40~100kHZ之間。
頻率選定了，則可按下式來(lái)計(jì)算元件值： 
振蕩器的充電時(shí)間tcharge，由STARplug的參數(shù)表中查出為1us。
至于RC的取值，可先選定C，然后再算R值，要保持電路的穩(wěn)定，電容C必須大于220pF，但從效率方面來(lái)考慮，頻率高時(shí)亦不宜將電容選得太大，例如200kHZ時(shí)，C取10nF，則振蕩器的功耗達(dá)到12.5mW，這顯然是不可取的。
推薦實(shí)例：開(kāi)關(guān)頻率取100kHZ，這時(shí)振蕩器的時(shí)間常數(shù)為2.7us，C取330pF，R=7.5kΩ。
2. 過(guò)流保護(hù)和繞組短路保護(hù)電阻R3：
電阻R3設(shè)置了變壓器初級(jí)峰值電流，也設(shè)定了最大傳輸?shù)妮敵龉β�，電阻R3的值可用下式計(jì)算： 
由STAR plug的手冊(cè)可得知：
實(shí)例：一個(gè)3W的電源，開(kāi)關(guān)頻率為100kHZ，效率為75%，通過(guò)變壓器的峰值電流為230mA(反射電壓)，則電阻R3設(shè)定為2Ω，限定峰值電流為250mA。
3. 穩(wěn)壓元件R4和R8：
在輔助繞組反饋的電路中，輸出電壓是受輔助繞組控制的。實(shí)際上在變壓器中所有繞組都有同一個(gè)磁通變量，次級(jí)輸出電壓和輔助電壓VCC是通過(guò)變壓器的匝數(shù)比Na/Ns而關(guān)聯(lián)的。VCC的電壓信息又通過(guò)一個(gè)電阻分壓器，即R4和R8提供給REG端的，因此，TEA162X直接穩(wěn)定了VCC的輸出電壓，間接的穩(wěn)定了輸出電壓。
這兩個(gè)電阻的值可由下式確定：
為防止瞬時(shí)高壓對(duì)REG的影響，推薦R4的值為3k-10kΩ之間。
4、退磁電阻R5：
這個(gè)電阻是用來(lái)限制流入Aux腿的電流的，根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)條件，流入Aux腿的最大電流為5mA，流出的最大電流為10mA，基于這點(diǎn)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者給出了一個(gè)近似的估算式：
這個(gè)式子，不要從量綱上去考慮，僅作為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)的估算法。
5、供電電路C5、R6、D8：
前已述及，芯片內(nèi)的高壓?jiǎn)?dòng)電流源對(duì)電容C5充電，當(dāng)充電電壓達(dá)到電路啟動(dòng)電壓9V以上時(shí)，TEA162x進(jìn)行工作狀態(tài)。C5的值應(yīng)小1uF，實(shí)際上在所有的應(yīng)用中都選用470nF。
與輔助繞組相連的二極管只需選用普通二極管。與二極管相連的電阻R6，是用來(lái)防止瞬時(shí)峰值電壓的，其阻值要由實(shí)驗(yàn)確定，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)可在56~560Ω之間選擇。
圖3是用光電藕合器來(lái)反饋的典型應(yīng)用電路。從初級(jí)側(cè)來(lái)看，其最大的區(qū)別就是在圖3中用光電晶體管來(lái)取代圖2中的電阻R8，而圖3的次級(jí)則增加了發(fā)光二極管及其采樣、驅(qū)動(dòng)電路。
圖2所示的AC/DC轉(zhuǎn)換器適宜作電壓源，其穩(wěn)壓精度與變壓器各線圈的耦合度有關(guān)，大約在8%以?xún)?nèi)，對(duì)于那些對(duì)穩(wěn)定度要求不高而對(duì)成本要求很高的場(chǎng)合，可選用此方案。
如果對(duì)穩(wěn)壓精度及其它參數(shù)要求較高的用戶，如穩(wěn)定精度要求達(dá)到1%左右的用戶，則應(yīng)采用圖3所示的方案。
本文后記
近期的實(shí)踐表明，STARplug已成功地在下列方面得到了應(yīng)用：適配器產(chǎn)品系列：5V/1A，5V/2A，9V/1A，12V/1A等等，熱工儀表，電力儀表，紅外節(jié)水器具，LED燈驅(qū)動(dòng)電源，DVD，機(jī)頂盒等． |
