摘要：现在，国外许多闻名的IC厂家都在大力开发低功耗、节能型单片开关电源集成电路。介绍了Philips公司新推出的TEA1520系列单片开关电源的功用特色及作业原理。

　　荷兰飞利浦（Philips）公司于2000年推出的TEA1520系列单片开关电源，因为选用了先进的节能技能和制造流程与工艺，因此被誉为“绿色芯片”（GreenChip）。TEA1520系列适用于电池充电器、电源适配器，或机顶盒、DVD、CD、CVCR（摄录像机）、电视/监视器的备用电源，并可作为PC机外部设备、便携式电子设备及家用电器中微操控器（MCU）的电源。此外，它还被应用到通讯、网络等范畴。

　　1）选用Philips公司专有的高压EZ?HV和低压Bi?CMOS集成工艺，合适规划50W以下的小功率、小型化、低成本开关电源。这类开关电源能够做得很小，因其体积与插头式电源适配器相仿，故被称作“STARplug”，在英文中即“星形插头”之意。

　　2）它归于作业在不接连形式下的电压操控型反激式开关电源，能满意沟通80～276V的国际通用电源规范。其开关频率规模是10kHz～200kHz，典型值可取100kHz，开关频率可从外部精确地调整，主要由振动元件的时刻常数来确认。内部振动器既可作业在自供偏压形式（简称SOPS形式），亦可作业在固定的开关频率上，即脉宽调制（PWM）形式，后者需经过R、C振动元件来校准开关频率。

　　——内部规划了一个“谷值开关”（Valley Switching）电路，能把功率开关管导通时由漏极分布电容发生的开关损耗降至最低；

　　——在低功耗输出时能主动下降开关频率，使芯片作业在低频形式下，然后减小了芯片功耗。

　　5）具有完善的维护功用，包括共同的退磁维护，以及输出过流维护，短路维护、输入过压维护和过热维护。

　　与Power Integration公司的TOPSwitch-Ⅱ系列比较，Philips公司的TEA1520系列在芯片规划原理上有许多共同之处，其内部框图如图1所示。各引脚的功用如下：UCC为作业电源端，反应绕组的输出电压经过整流滤波器后，给芯片供给作业电压；GND为公共地（即开关电源的功率地）；RC为外接振动电阻和振动电容，用于设定开关频率；REG为反应电压（UREG）输入端，UCC经过电阻分压后供给反应电压，该端相当于TOPSwitch-Ⅱ的操控端（C）；SGND为信号地（仅TEA1522AJM有此端），使用时该端应与GND连通；AUX为辅佐绕组的电压输入端，该端所接的辅佐电阻（亦称退磁电阻）RAUX，可对高频变压器起到退磁效果；D为内部功率开关管（MOSFET）的漏极引出端；S为内部功率开关管（MOSFET）的源极引出端。

　　TEA1520内部最重要的包括以下10部分：①内部电源；②振动器；③2.5V基准电压源（UREF）、增益为20dB的差错扩大器；④脉宽调制器（即PWM比较器）；⑤主控门Y、驱动级和功率开关管（MOSFET）；⑥谷值开关电路（仅DIP-8封装和SO-14封装的产品有此电路）；⑦操控逻辑；⑧维护逻辑及维护电路，含过流维护电路（由外部过流检测电阻RS与比较器Ⅱ所组成）、短路维护电路（RS、比较器Ⅲ）、上电复位电路及过热维护电路；⑨退磁电路（VD1、VD2和比较器Ⅰ）；⑩前沿闭锁电路，可避免尖峰电流引起误触发。

　　TEA1520系列的根本作业原理是使用反应电压去调理占空比来抵达稳压意图。举例说明，当输出电压UO下降时，反应电压UREG也随之下降，UREG与内部2.50V基准电压（UREF）作比较和扩大后，发生差错电压Ur，再经过PWM比较器去调理输出脉冲信号的占空比，使占空比增大，迫使UO升高，最终使UO不变。当开关频率f=100kHz时，占空比的调理规模是0％～75％。

　　当输出功率很小、差错电压Ur1.8V时，振动器就进入低频作业形式，经过延伸振动周期来进步电源功率。

　　操控电路的根本结构如图2所示。R、C别离为振动电阻与振动电容。令RC引脚的电压为URC，其最大值URC(max)=2.5V，最小值URC(min)=75mV（均为典型值）。当URC=2.5V时，就对C进行快充；然后C又对R进行放电，直到URC=75mV停止。放电进程需求3.5τ的时刻，τ是时刻常数。振动频率的计算公式为

　　在R、C充、放电进程中可发生近似于锯齿波的电压UJ，UJ送至PWM比较器的反相输入端，而差错电压Ur则加到同相输入端。当Ur改动时，D随之而变，再经过主控门和驱动级来改动MOSFET的通断时刻，从而调理UO值使之趋于稳定。

　　图3别离示出TEA1520系列在低功率输出和高功率输出时的电压波形。Ur1、Ur2别离为低功率输出、高功率输出所对应的差错电压。tON为MOSFET的导通时刻。由图2可见，当UJUr时，MOSFET导通；当UJUr时MOSFET关断。

　　高频变压器一次绕组上的分布电容，反映到MOSFET的漏极引脚上，即为漏极分布电容CD。由CD和一次绕组电感LP构成的LC谐振电路会构成振铃电压（ringing voltage）。振铃电压归于衰减振动的搅扰电压，其振动频率由下式确认：

　　为减小开关损耗，在芯片内部专门增加了谷值开关电路。谷值开关信号（UV）与漏极电压、振铃电压的波形如图4所示。振铃电压（Uringing）就叠加在漏极电压波形上。每逢振铃电压抵达谷值时，谷值开关电路就发生一个谷值开关信号（正脉冲），令MOSFET截止，起到了下降开关损耗的效果。图4中的U2为二次绕组的电压。A点代表用谷值开关信号来发动新的振动周期，B点代表依照传统的PWM方法来发动新的振动周期。

　　设输出电压为UO，反应系数（即高频变压器的匝数比）为n，反应绕组输出电压（UF）由下式确认：

　　当UF=80V时，功率开关管的导通角（θ）与振铃频率（fringing）的联系曲线 功率开关管的导通角与振铃频率的联系曲线kHz。查联系曲线知，当

　　UD抵达最小值，而MOSFET关断。当fringing=200kHz时，θ=－33°，这时在谷值开关信号的效果之下，θ角提早了33°，因此MOSFET在UD抵达最小值之前的33°就渐渐的开端导通了。在上述两种情况下均可减小开关损耗。2.3 退磁电路退磁电路如图6所示。NF代表高频变压器的反应绕组。RAUX为辅佐电阻，它能合作电路起到退磁效果。由VD1

　　2组成双向限幅二极管，起过压维护效果。对反激式开关电源而言，当MOSFET关断时，反应绕组的同名端（图顶用小圆点表明）呈正电压，电流经过RAUX流入AUX端，再流到比较器Ⅰ的同相输入端，只需同相端电压高于100mV，就不会发动一个新的振动周期。使用退磁电路能检测高频变压器上的剩磁，仅当剩磁接近于零时，才答应TEA1520进入下一个振动周期。这样即可避免磁饱满现象。退磁电阻的阻值规模是几十kΩ至几百kΩ，典型值为220kΩ。最大退磁电流应低于10mA，以避免VD1、VD2因过流而损坏。图6 退磁电路2.4 维护电路1）过流维护

　　RS0.5V，比较器Ⅱ敏捷翻转，输出变为高电平，立行将MOSFET关断。2）短路维护对开关电源而言，短路是比过流更为严重的一种毛病。一旦URS0.75V，证明开关电源已呈现短路毛病，可能是负载短路等原因此形成的。见图1所示。此刻短路维护电路敏捷起效果，比较器Ⅲ就输出高电平，逼迫MOSFET关断。3）过热维护

　　TjM抵达160℃时，当即关断MOSFET，避免芯片过热损坏。过热维护有2℃的滞后温度，仅当芯片温度下降到158℃以下时，电路才干回到正常状况作业。4）过压维护