AC-DC芯片选型
安森美半导体是全球高性能电源解决方案领先供应商，NCP系列单片开关电源管理芯片为中小功率各种电源提供先进的解决方案，具有使用灵活、电路简单、成本低廉等众多优点。安森美半导体最近推出NCP101X 系列电源管理芯片，应用电路极其灵活，可设计成隔离或者非隔离的AC-DC变换电路，NCP101X是家用电器、工业应用领域取代小功率线性电源的理想芯片。 NCP101X集成固定频率电流模式控制器、700V的MOSFET，软启动，频率抖动，短路保护，跳频模式，最大峰值电流设置和动态自供电等，仅使用数个外围元件即可实现市电到低压直流的小功率变换。由于去掉体积大成本高的变压器，克服阻容降压电路负载特性差等缺点，因此应用NCP101X，可实现体积更小，重量更轻，效率更高的低成本方案。
NCP101X系列包含NCP1010、NCP1011、NCP1012、NCP1013、NCP1014和NCP1015。提供多种开关频率，多种封装，多种峰值电流，如下表所示。
表1.1 NCP101X选型表
| NCP1010 | NCP1011 | NCP1012 | NCP1013 | NCP1014 | NCP1015 |
导通电阻【Ω】 | 22 | 11 |
峰值电流【mA】 | 100 | 250 | 250 | 350 | 450 | 450 |
开关频率【KHz】 | 65，100，130 | 65，100 |
封装 | PDIP-7，PDIP-7鸥翼，SOT-223 | PDIP-7，SOT-223 |
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TNY264开关电源的应用电路图
TNY264开关电源的应用电路图 TinySwitch II系列产品可广泛用于23W以下小功率、低成本的高效开关电源。例如，IC卡付费电度表中的小型化开关电源模块，手机电池恒压／恒流充电器，电源适配器（Powersupplyadapter），微机、彩电、激光打印机、录像机、摄录像机等高档家用电器中的待机电源（Standbypowersupply），还适用于ISDN及DSL网络终端设备。 使用TinySwitch II便于实现开关电源的优化设计。由于其开关频率提高到132kHz，因此高频变压器允许采用EE13或EF12.6小型化磁芯，并达到很高的电源效率。TinySwitch II具有频率抖动特性，仅用一只电感（在输出功率小于3W或可接受的较低效率时，还可用两个小电阻）和两只电容，即可进行EMI滤波。即使在短路条件下，也不需要使用大功率整流管。做具有恒压／恒流特性的充电器时，TinySwitch II能直接从输入高压中获取能量，不需要反馈绕组，并且即使输出电压降到零时仍能输出电流，因此可大大简化充电器的电路设计。对于需要欠压保护的应用领域（如PC待机电源），也能节省元件数量。 1:TinySwitch II的典型应用
1:1 -- 2.5W恒流／恒压输出式手机电池充电器
由TNY264（IC1）构成的2.5W（5V、0.5A）、交流宽范围输入的手机电池充电器电路，如图1所示。RF为熔断电阻器。85V～265V交流电经过VD1～VD4桥式整流，再通过由电感L1与C1、C2构成的π型滤波器，获得直流高压UI。R1为L1的阻尼电阻。利用TNY264的频率抖动特性，允许使用简单的滤波器和低价格的安全电容C8（Y电容）即可满足抑制初、次级之间传导式电磁干扰（EMI）的国际标准。即使发生输出端容性负载接地的最不利情况下，通过给高频变压器增加屏蔽层，仍能有效抑制EMI。由二极管VD6、电容C3和电阻R2构成的钳位保护电路，能将功率MOSFET关断时加在漏极上的尖峰电压限制在安全范围以内。当输出电流IO低于500mA时，电压控制环工作，电流控制环则因晶体管VT截止而不起作用。此时，输出电压UO由光耦合器IC2（LTV817）中LED的正向压降（UF≈1V）和稳压管VDZ的稳压值（UZ=3.9V）来共同设定，即UO=UF＋UZ≈5V。电阻R8给稳压管提供偏置电流，使VDZ的稳定电流IZ接近于典型值。次级电压经VD5、C5、
L2和C6整流滤波后，获得＋5V输出电压。 字串5
TinySwitch II的开关频率较高，在输出整流管VD5关断后的反向恢复过程中，会产生开关噪声，容易损坏整流管。虽然在VD5两端并上由阻容元件串联而成的RC吸收电路，能对开关噪声起到一定的抑制作用，但效果仍不理想，况且在电阻上还会造成功率损耗。解决的办法是在次级整流滤波器上串联一只磁珠
图1: 2.5W恒压／恒流式手机电池充电器
点击放大磁珠（Magneticbead）是近年来问世的一种超小型的非晶合金磁性材料，它与铁氧体属两种材料。市售的磁珠外形与塑封二极管相仿，外形呈管状，但改用磁性材料封装，内穿一根导线而制成的小电感。常见磁珠的外形尺寸有Φ2.5×3（mm）、Φ2.5×8（mm）、Φ3×5（mm）等多种规格。供单片开关电源使用的磁珠，电感量一般为几至几十μH。磁珠的直流电阻非常小，一般为0.005Ω～0.01Ω。通常噪声滤波器只能吸收已发生了的噪声，属于被动抑制型；磁珠的作用则不同，它能抑制开关噪声的产生，因此属于主动抑制型，这是二者的根本区别。磁珠可广泛用于高频开关电源、录像机、电子测量仪器、以及各种对噪声要求非常严格的电路中。图1中的滤波电感L2，就选用3.3μH的磁珠，可滤除VD5在反向恢复过程中产生的开关噪声。
由晶体管VT、电流检测电阻R4和光耦合器IC2组成电流控制环。当输出电流IO接近于500mA时，由于R4上的压降升高，使晶体管VT的发射极电压 UBE也随之升高，VT进入放大区，此时电流控制环开始起作用，输出呈恒流特性。即使输出端发生短路故障，使得I
O↑，UO→0V，由于电阻R6和R4上的总压降约为1.2V，仍能维持VT和光耦合器中LED的正常工作。R3为基极限流电阻。
字串2 1.2 -- 15W的PC机待机电源电路字串6 一种输出功率为15W的PC机待机电源电路如图2所示。该电源可提供两路输出：主输出为＋5V、3A；辅助输出则为＋12V、20mA。总输出功率为 15.24W，电源效率高于78％。电路中采用两片集成电路：TNY267P型微型单片开关电源（IC1），SFH615 2型线性光耦合器（IC2）。直流输入电压为140V～375V，这对应于交流输入电压为230V±15％或者110／115V倍压输入的情况。利用TNY267P的欠压检测、自动重启动和高频开关特性，允许使用体积较小、价格较低的EE22型高频变压器磁芯。TNY267P芯片采用的是DIP 8封装形式，它能滤除因输出滤波电容缓慢放电而引起自动重启动时，在输出电压波形上形成的毛刺。当输入电压低于欠压值时，TNY267P就自动关断，起到保护作用；仅当输入电压高于欠压阈值时才工作。R2、R3为欠压阈值设定电阻。二者的总阻值选4MΩ时，欠压阈值设定为直流200V，整流后的直流高压UI必须高于200V时，才能开启电源。而一旦开启电源，就将持续工作，直到UI降至140V才关机。这种滞后式关机的特性，可为待机电源提供所需的保持（Holdup）时间。
初级一侧的辅助绕组经VD2、C2整流滤波后，获得＋12V输出电压，并通过R4给TNY267P供电。正常工作时TNY267P内部漏极驱动的电流源也停止对外部旁路电容充电，以减少其间的静态损耗。选R4=10kΩ时，可为旁路端提供640μA的电流，这略高于TNY267P的损耗电流，超出部分将被芯片内部的稳压管钳位在6.3V的安全电压上。 字串6
次级输出经VD3、C6和C7进行整流滤波。L与C8构成后级滤波器，主要用来滤除开关噪声。当输出端短路时，自动重启动电路就限制了输出电流的增大，并且滤除了对VD3的过冲电压。由光耦合器IC2（SFH615 2）、稳压管VDZ对5V输出进行检测，R5给稳压管提供偏置电流。
字串7 2:电路设计要点
2.1 -- 使用注意事项
（1）直流输入电压UI的最小值UImin可按90V来设计。输入宽范围电压（85V～265V）时，输入级滤波电容C1的容量可按3μF／W的比例系数来选取；例如当输出功率PO=10W时，C1=30μF。对于交流230V±15％固定电压输入的情况，比例系数可取1μF／W
图2: 15W的PC机待机电源电路
图3: TinySwitch II的印制板元件布置图
（2）为了降低损耗，提高电源效率，次级整流管宜采用肖特基势垒二极管（SchottkyBarrierDiode，英文缩写为SBD），简称肖特基二极管。这种管子具有正向压降低（UF≈0.4V）、功率损耗小、反向恢复时间短（trr可小到几ns）等优点，适合用做低压、大电流整流或续流。
（3）选择输出功率较大的TinySwitch II芯片，有 助于提高电源效率。例如在图2所
示的电路中，选择TNY267时电源效率的下限值为78％；若采用TNY266、TNY264，就依次降为76％、74％。
（4）在特定的应用中，TinySwitch II的最大输出功率随热环境（包括环境温度，散热条件，通风状况以及电源采用密封式还是敞开式等因素）、高频变压器磁芯的尺寸、工作方式的设计（连续模式或不连续模式）、所需功率、输入电压的最小值、输入级滤波电容的容量、输出整流管的正向压降等条件而变化，可能与TinySwitch II系列第二代微型开关电源的原理一文中的表1中所列的典型值不同[见《电源技术应用》2001（11）]。
（5）TinySwitch II能滤除高频变压器产生的音频 噪声。允许采用普通结构的浸漆变压器，磁芯之间也可以不用胶粘接。当开关电源随负载的减轻而产生音频干扰时，TinySwitch II就通过不连续地减小极限电流值，以滤除音频噪声。 字串1
（6）图1中的LTV817型线性光耦合器，可用 PC817或PC817A来代替。它们的技术参数基本相同，电流传输比CTR=80％～160％，反向击穿电压U(BR)CEO≥35V。
（7）在图2所示电路中，待机电源若选择TNY266P芯片，输出功率就降为10W。此时可选EE16型高频变压器磁芯，并且还可以去掉滤波电容C7。
2.2 -- 印制板设计要点
TinySwitch II芯片的印制板元器件布置图，如图3所示，这里未使用欠压保护电阻。设计印制板时必须注意以下事项：
（1）TinySwitch II下面的敷铜板不仅作为源极接 地点，还起到散热作用。图3中阴影区域面积应足够大，才能保证TinySwitch II和次级整流管散热良好，使芯片的结温低于100℃。
（2）旁路端电容CBP和输入滤波电容C1必须采 用单点接地法，接至源极端。连接C1、高频变压器和TinySwitch II的初级回路应尽量短捷。
（3）初级钳位电路用于限制关断时漏极上的峰 值电压。可用R、C、VD型钳位电路来实现，亦可用200V稳压管或者瞬态电压抑制器（TVS）对漏极电压进行钳位。在任何情况下，都要使钳位元器件到高频变压器和TinySwitch II的距离为最短。
（4）若使用欠压检测电阻，应使电阻尽可能靠近 EN／UV端，以减少感应噪声。还需要考虑欠压检测电阻R2和R3的耐压值。选择（1／4）W的电阻时，一般可承受200V电压（指连续加压，下同）；对（1／2）W的电阻，耐压值则为400V。 字串3
（5）安全电容（Y电容）应直接安装在初级滤波电容的正极与次级的公共地（返回端）之间，最大限度地抑制电磁干扰和共模浪涌电压。
（6）光耦合器到TinySwitch II的EN／UV端和源极的距离应最短，以减小噪声耦合。EN／UV脚到光耦合器的距离应小于12.7mm，到漏极的距离则应大于5.1mm。
（7）为提高稳压性能，连到次级绕组、次级整流管、次级滤波电容的的环路要尽量短。次级整流管的焊盘面积须足够大，以确保在输出短路的情况下能将整流二极管的热量及时散发掉。
（8）连到输入、输出滤波电容的印制导线采用了末端收缩的布线方式，这有两个好处：
——能使所有的高频电流通过滤波电容被滤掉（若印制导线过宽，印制导线之间的分布电容就会影响对高频干扰的滤波效果）；
——减少由TinySwitch II向输入滤波电容、由次级整流管向输出滤波电容传输的热量。返回端与次级的连线要短捷、连线的特性阻抗要低。另外，返回端应直接连到次级绕组的引脚处，而不是Y电容的焊点处。
