NCP1014非隔离线路的应用解决方案.docx

NCP1014非隔离线路的应用解决方案森美半导体公司推出的电源管理芯片NCP101X除了在小功率AC-DC的转换应用外，可以用来设计取代家用电器及工业应用领域小功率线性电源它不仅可以去掉体积大成本高的变压器，而且克服了阻容降压式线性电源负载特性差等缺点NCP101X系列包含NCP1010、NCP1011、NCP1012、NCP1013和NCP1014等型号，具有PDIP-7、PDIP-7GULLWING、SOT-223三种封装，最大电流450mA，适用于家用电器以及LED驱动器等实验结果表明了该方案的有效性和实用性一、NCP101X系列开关电源管理芯片的性能1) 特点NCP101X系列构成非隔离式需要的外围元件较少的节能开关电源,与传统的解决方案相比，不仅比电容降压式线性稳压电源更高的效率，而且具有更大的输出能力较传统的线形变压器相比，体积小、性能高，而且更加廉价2) NCP101X系列可设计成隔离/非隔离的输出降压电路，LED恒流驱动电路等，满足不同户的需要3) 输入交流电压范围宽，此设计中，在AC60V-300V范围内能具有良好的电压调整率和负载调整率4) NCP101X系列具有可选择的开关频率(65K/100K/130K),抗干扰能力强，待机功耗小，具有频率抖动和动态自供电等功能。

5) NCP101X系列保护功能完善，具有短路自动重启、限流、过热、限制Duty等保护线路二、NCP1014非隔离线路的典型应用NCP1014构成的非隔离开关电源电路如图1所示，输入交流60V-264V，输出直流12V/120mA,功率为1.5W，峰值功率2W,输出电感为普通的工字型电感该线路适用于空调、洗碗机、电饭煲等家用电器的控制电源，也可以做夜间照明、LED驱动、智能化电能表以及住宅热控制器等允许使用非隔离电源的场合其中，输入部分由可熔断电阻器RT,整流二级管D1、D2,电容C1、CX以及电感L组成电源调整部分由NCP1014，稳压二极管ZD1,二极管D4、D5,电感L1以及三极管2N4401/2N3904等组成电感L1的极限电流是由NCP1014的最大电流来限制由于D5与D4的压降相同，所以C3能很好的跟踪输出电压变化，在ZD1与三极管对FB的控制下，调节稳定输出电压三、电路设计要点1）续流二极管D5，线路在连续或者不连续模式工作时，一般选择超快恢复二极管UF4005/MUR160属于超快恢复二极管，能满足上述两种工作模式的需要如果使用快恢复二极管，因反向恢复时间为几百ns,除产生上升沿很高的尖峰电流使转换周期提前结束，使输出无法达到稳定状态，而且过高的尖峰电流会产生的损耗和电磁干扰问题。

2）反馈二极管D4,反馈二极管D4可选用廉价的整流管，如1N4005型整流管或者MUR160等，但最好采用玻封管，这种管子的反向恢复时间较短此外，应保证D4和D5的正向压降相等3）电感L1,推荐L1采用带铁氧体磁芯的电感，以降低成本并减小音频噪声L1的电感量应大于或等于设计值，所能承受的有效值电流也要留出一定余量此设计为采用为市场上常用的普通工字型电感，标准设计值为1.16mH（1.0v/1.0kHZ）.如果希望电路能有较强的带载能力，可以选择Coilcraft型号为RFB0810-152，最大可以支持400mA的电流输出.4）输出级滤波电容C4,C4的主要作用是平滑滤波鉴于输出的纹波电压与C4的等效串联电阻（ESR）呈函数关系，因此，要尽量选择低ESR的电容5）反馈稳压二极管（ZD1）和电阻（R1,R2）以及三极管Q2和电容C3、C4C3、C4过大，影响空载和待机损耗；过小，反馈环路不稳定，根据实验结果，C3选择为3.3uF-10uF;C4为220pF左右Q2为较常用的NPN三极管，如2N4401/2N3904等R1、R2影响输出的精度，可以选择220土5%的电阻.四、演示板描述PCB如图2,电路1）电路板布局，此设计为单层电路板，下层是铜钳，上层是丝网印刷面，演示板板尺寸为45.9mn^20.1mm。

图3是实物图40,扑图二/图2:非隔离开关电源电路演示电路板图3:非隔离开关电源电路设计实物图2）测试报告A.基本功能测试（常温下老化30分钟），见表1测试项目输入标谁样板1样板2样板3样板4I输入电压测试输出带载削.试85V12V/0.12Ai'-C.12V+5W12V±5KIL65V11.76VIL58VIL59V120VIL86VIL74VIL58VIL60V180V230V22OV11.68V11. 68V12. 22VIL74V11.73V12.28V11.60V11.61V12.23VIL62VH.65V12.23V12V,0.1AIL69V111.8V1L71V11.65V「㈣0.ISAIL68VIL初11.60V11.65V输入电流85V<0.1A0,055A(X054A0.054Aa054A230V|?,D3•据0.030A0,030A0.029A«过流保护85v府栽<0,40A0,32A0,31A0.2$Aa29A230v<0.40A0.34A0.32A0.3SA0.33A）题瞧护嫌与来"85V230V85V空载空馥-戳止能止<30CmV弑22"截止截止21细V—嵌止232i^裁止一fejh231idV..满童<300ioV102mV112mV115mVUTinV230V空载<300mV<300iqV212jdV76mV223mV63mV221mV54nV231mV72mV敦率85VJ满载tpSOH66.68%70.78t69-66.28%120V<|>50%6&63X84.OOM63.27166.40%130Vn>5(m58,45%眼6SK58.05%58.25%230Vn>so%54.00*56.20%53.63%55.96%待机损耗185V"空栽Psb<0.3W<0.1W<0.1W<0JW<0.1W120VPsb

测试结果：在空载和带载情况下，输出电压过冲小于土0%（如图4）图4:输出在轻载和满载时过冲与下降波形C.表2列出了开发所需要的物料清单元件位号参数数量备注R1,R2220R08052PCSIR42.2K1206lpC3DLD3IN40072pcs；D4,D5MUR160/UF40052PCS安森美半导体（TLG提供）Q22N4401/2N39041PCS安森美半导体（TLG提的Cl,CX400V队7UF2pcsC2一47UF/25V1PCSC3.220uF/16vIpcsC4220PF/50V08051PCS：L1ImHIpcs：L2L.5mHIpcsuiWCP1014S065IPCS安森美半导体（TLG提供）EDI|12V1206IPCSiRTFUSE表2:开发所需要的物料清单结束语：安森美半导体是全球高性能电源解决方案的领先供应商，NCP系列单片开关电源管理芯片为各种中小功率的各种电源提供了解决方案，具有性能先进、使用灵活、电路简单、成本低廉等优点。