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在常用的开关电源控制电路中，PWM(脉冲宽度调制)IC是应用较为广泛的一种。自20世纪70年代大家熟知的TL494、SG3524等典型PWM IC在开关电源中得到应用开始，随着技术的发展，不断涌现出更高性能和更多功能的开关电源PWM IC。 一、PWM IC分类 1．按初级控制和次级控制分类 PWM IC的初级控制和次级控制应用区分如表1所示。 (1)初级控制，住交流输入的初级配置PWM IC的控制。通常，开关元件使用MOSFET，交流电压经整流滤波后，由启动电阻供给控制IC作启动，当PWM IC正常工作且驱动MOSFET后，通过PWM IC控制电源变压器绕组的供电。为了检删输出电压，一般都采用光耦进行隔离。 (2)次级控制，在直流输出侧的次级配置PWM IC控制。通常，开关元件使用双极性晶体管。为了隔离初级和次级，必须有PWM IC控制变压器。同驱动双极性晶体管的变压器一样，将PWM IC配置于外来噪声小的次级，可使用为隔离电源控制。在次级侧的PWM控制器电路，设置双极性晶体管，以及电源隔离变压器，再经反馈回路馈送到初级进行电源控制。 2．按半波和全波分类 作为另一种将开关电源用PWM IC的分类方法，有开关变压器磁束仅在第l象限变换的半波(1管)方式，和磁束在第1象限和第3象限的电力变换的全波(2管)方式。 半波(1管)方式是回扫转换器和正向转换器等用，有许多用于该类的PWM IC。现在的开关电源，几乎是以1管功率MOSFET半波初级控制为主。2管是推挽半桥、全桥用，有早期的双极性晶体管和功率MOSFET。2管功率MOSFET用作初级控制的也有数种。表2列出了典型用于半波、全波的PWM IC。  3．按反馈信号分类 可将开关电源PWM IC分为电压方式和电流方式。电压方式是直接比较输出电压的检测信号和三角波，控制脉冲宽度的方式。电流方式是用时钟脉冲信号时序摔制开关元件，将输出电压的检测信号和基准电压误差放大的信号，与开关元件的峰值电流在PWMIC内部比较器进行比较，由PWM IC内部OCP门输出PWM信号控制开关元件。电流方式的特点是输入范围宽，过渡响应特性好，推挽没有偏磁，且可以并行工作；缺点是占空比在50％以上时，工作不稳定。 二、PWM IC及外围电路设计 以日本NEC公司uPC 1905／06CX初级控制PWM IC为例，介绍开关电源用PWM IC外围电路的设计。  1．uPC1905／06CX简介 半波(1管)功率MOSFET控制用的uPC1905/06CX，其内部框图见图1。 (1)内部构成 IC内部有OP放大器、OCP门、PWM比较器、5V基准电压、振幅约2V最大500kHz的对称i角披振荡器、工作时用16V启动IC内部、10V停止的UVLO(启动／停止电路)，2.4V工作的OVP门(过压保护电路)及利用外部电路通过ON／OFF端的控制电路。PWM比较器连接到延时、输出的端子等。 (2)三角波振荡器 对称三角披振荡器的频率，由外围电容和电阻设定。图1的Ct端13脚对地连接电容，Rt端15脚对地连接电阻。振荡频率Fose[Hz]=1／CtRt。如开关频率150kHz，推荐Rr用较低的电阻值，如选用10k，则Ct可小到680pF。为了方便，即使选用Ct=1000pF，Rt=6．2k的组合，产生的对称三角波也没有太大的失真变化。 (3)过流保护(OCP) 开关电源使用OCP门控制，可提高电源输出电压。使用和开关元件串联的低电阻检测出电流。OCP利用脉冲检测工作，IC内部设定阀值电压绝对值是0．22V，即使是正负移位的OCP信号，也可输入到共用的Over Current Latch端⑦脚。检测电阻选用0．1Ω／2W。开关元件的漏极电流约2A时，产生0．22V电压，OCR工作。脉冲检测是过电流保护电路的特征之一。转载请注明转自“维修吧-  http://www.”  (4)软启动 用PWM IC内部的恒流电路和基准电路，以及外围电容等，可有效设置电源的软启动。图2是典型的软启动电路。DTC端①脚与Vref端14脚连接一只电容，与GND端⑥脚连接一只电阻，即可完成软启动的设置。 (5)输出电压的控制(F／B) 输出电压检测，通常使用高增益的并联稳压器及光耦进行误差放大，并可作为开关电源的反馈增益调整。即使不使用PWM IC内部的OP放大器，也可进行误差放大。图3为PWM比较器的输入控制电路。当不使用芯片内部OP放大器时，可将IC反馈端②脚通过电阻R接地，从基准电压端子经由光耦向该电阻注入电流，也可改变反馈端的控制电压。  (6)输出电路 参考图1。Output端⑨脚，可以输出±1．2A电流。如果没控制电源的电压为20V，选定的驱动场效应管须有22Ω的栅极串联电阻，才能有效保护驱动功率器件及提高电路工作可靠性。输出的Collector端⑩脚，和Emitter端⑧脚，由于Vcc端11脚和GND端⑥脚分别独立，PWM IC电源的纹波和噪声将不会影响输出。 (7)开关控制 ON／OFF端可作为开关电源的开／关用。设图1的ON／OFF控制端13脚电压低于2．3V时，该芯片就会停止工作。利用该脚的2．3V控制门限，可对整机的工作／停止进行有效控制，且可以借助一些外围电路，用于电路的保护。 (8)过压保护电路(OVP) 当输出电压变高时，必须停止开关电源工作，以作保护。作为输出电压OVP检测电路，可使用5．6V的齐纳二极管和光电耦合器组成。图1的Over VoltageLatch端12脚，用阈值电压2．4V关闭电路工作。OVP电路用光电耦合器的晶体管输入基准电压Vref，将晶体管的输出返回Over Voltage Latch端。OVP的复位，是指将输出电源截断后再接入，且使Vcc端11脚的电源处于2V以下。 2．PWM IC的外围电路设计 PWM IC种类繁多，表3给出其一般PWM IC的内部组成及对应设计要点。 (1)启动／停止电路(UVLO) 开关电源的启动时间，由PWM IC的开启电压和软启动的设计决定。功率MOSFET的栅极耐压，一般为20V～30V，而一般设定驱动电压为10V～20V。因此，PWM IC的启动电压一般选用15V左右。如图4所示，选择C1<C2，用二极管D1分割直流。电解电容器C2=2．5C1时，可缩短启动时间和PWM IC稳定工作周期。启动时间Tst是PWM IC得电到整机开始工作的时间，也可调整软启动电路等设定。  (2)三角波振荡器(OSC) 在开关电源里，为了减小噪声，一般选择噪声限度规定以下的开关频率。150kHz以上为噪声电压限制值，在限制值以下的开关频率，其噪声的大小决定于基波频率。 (3)过流保护电路(OCP) PWM IC大都采用开关元件串接的低电阻检测电流。过流保护电路的检测电路，还具有开关元件电流噪声滤除功能。 对于脉冲检测OCP，一般需要选定短时间常数的RC滤波器。如选用长时间常数，可得到平均值电流检出。实际应用中，选择时间常数还必须和OCP工作时的“乱调”兼顾。所谓“乱调”，是指在三角波发生器的设定频率以外工作时，开关波形模糊，并有“乒叭”声音的状态。 (4)输出电压的控制(F／B) 通常在电路中使用高增益的并联稳压器以作电压精确比较，即可得到精确的输出电压比较控制信号。而且，利用光电耦合器放大隔离，可得到足够大的反馈增益，便于对输出电压的控制。一般开关电源的PWMIC，由于内设OP放大器，用电阻将OP放大器的IN端⑤脚接地，用光电耦合器的晶体管将基准电压传来的电流注入电阻，控制IN端的电压。OP放大器将II端④脚和反馈2端③脚连接，由于使用增益为1的电压跟随器，输出阻抗较低，可提高电路的整体工作稳定性。 利用uPC1905／06CX芯片设计的5V／50W输出开关电原电路如图5所示。  |
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