UPC1099集成电路性能与应用

下面按特色功能作一介绍。

1）内部抗干扰吸收网络

图2电路中有多处吸收网络以使整个电路功耗降低，噪声干扰小，避免电路自激。R₁₇、C₁₂为变压器原边P₁的吸收网络，减小对MOS管反压过冲和开关功耗。R₁₉、R₂₀、C₁₄、C₁₅为变压器副边S₁的吸收网络，减小肖特基二极管的冲击和修整波形，使输出噪声降低。R₂₃、C₁₈、R₂₅、C₁₉为吸收补偿网络使反馈相位更易同步，减小自激。R₁₈、C₁₃为输入输出间吸收网络，可降低输出噪声。C_o、L₁、C₁为EMI电路。

2）平滑防振网络

平滑防振网络主要是保证工作状态下性能稳定。C₁、C₄为输入滤波平滑电容。C₂、C₃为启动开关滤波电容及启动延迟。C₅、C₆、C₉为IC₁的电源滤波和基准电压滤波。C₇、C₁₁对于过压过流起平滑作用。R₂₂防止输出过载时IC₂电流过小的偏置网络。R₃₂同理。R₂₈、R₂₉防止空载时自激振荡。R₂₄、D₅为启动抗冲击保护电路。

3）保护电路

IC₁的脚7为过电流关闭端，当电压达到200mV时，MOS管Q₄就会逐渐关断。一旦关断，则脚7电压降到0V。

IC₁的脚12为过电压关闭端，输出过压经R₃₀、R₃₁取样与IC₄比较放大通过IC₅反馈至脚12上，使电流经R₁₆升压，当电压为2.4V时，脚9停止输出，电压马上下降。如果要解除过压关闭则电压必须降至2V以下，而且电源要重新启动（ON/OFF）一次。

4）振荡电路

振荡频率由脚15、16接的R₁₅、C₁₀决定。R₁₅、C₁₀对频率的影响如图3所示。

图3 C_T、R_T与振荡频率f_o的关系

5）线路动态原理设计

（1）浪涌电流的防止

浪涌电流的防止电路由R₁、R₂、R₃、Q₁、C₂、C₃、Q₂组成。利用R₁对启动电流抑制。R₁使48V输入电压的最大启动电流只有4.8A。当C₂充电后Q₁导通短路R₁完成启动。ON/OFF控制端接高电位或悬空为ON，当接低电位（－48V）时即关断变换器。

（2）工作电路的启动及参数的选择

变换器启动电路包括R₅、R₆、D₂、Q₃、D₃、C₅、C₆，其中D₃、C₆只有在启动后作供电用，启动时并不起作用。

当接通电源后，V_s经由R₆、Q₃向C₅充电。在C₅的电压没有达到IC₁动作电压之前，会有小量的待机电流（I_CC）通过UPC1099，大小为0.2mA左右。C₅为10μF左右，V_s=48V时，只要0.5s时间就能升到11.5V。电流值为：

i=u_c5·C₅/Δt==0.23mA(1)

该电流应在待机电流以上，到达5mA时IC₁动作。由此选择R₆为

R₆（2）

式中：V_in(min)为输入最小电压36V；

V_cc为IC₁动作开始电压11.5V。

则R₆===56.98kΩ

当IC₁开始动作，消耗电流为15mA。此时电压持续上升至14.3V，D₂导通，使IC₁稳定工作，正常工作电流由辅助线圈P₂、D₃、C₆提供，在选择上注意IC₁元件的离散性。

（3）IC1软启动功能的实现

为了限制启动电流，必须使ton时间慢慢增加，toff时间逐渐减小，也就是说，导通占空比逐渐增加。同时启动时t_off要在某一确定值，即死区时间（Deadtime）之上。IC1的脚1可决定t_off的大小，从表1中可知当脚1电压在3.5V以上时t_off=100％T_s；2.5V时t_off=50％T_s；1.5V时t_off=0％T_s。图2中5V参考电压（脚14）经R₁₁、R₁₂分压供给脚1。R₁₁与C₈并联，随着C₈电容充电逐渐升高，脚1电压逐渐下降，完成软启动过程。经理论计算和实验确定R₁₁为18kΩ，R₁₂为16kΩ，C₈为0.2μF。

（4）过电流值的设计

过电流信号由R₉上获得，该信号经R₁₀、C₇平滑送至过电流关闭端脚7。R₁₀×C₇的乘积反映了动作的快慢，选择要适当。由于源极电流的峰值与副边输出电流成正比，也和R₉上的电压成正比，既电流保护曲线为递减形。以保护电压为0.22V及R₉为0.045Ω时，匝数比为8/2，且效率为81％为例：副边的最大输出电流

I_max=××0.81=15.84A（3）

（5）过电压保护

输出过压保护环节由R₁₆、C₁₁、R₃₀、R₃₁、R₃₂、R₃₃和IC₄、IC₅等元器件组成。其保护设定由R₃₀、R₃₁取样调定。按一般公式计算为Vomax=2.5×（1＋）。如果要调整则在IC₄的基准端并联可调电位器来改变过压保护点

（6）稳压控制原理设计

稳定电压由PWM及反馈电压所组成的环路来保证。在启动后，脚9输出脉冲宽度随脚2反馈的电压作微小的同步快速调整。如果输出电压V_o上升，并联调整器IC₂的参考电压上升，IC₂的阴极电流加大，光耦IC₃反馈，使集电极电流增大，电阻R₁₄上的电压上升，即脚2电位提高，使脉冲宽度变窄把输出电压V_o调回到变化之前的位置上。其计算公式为：

V_o=×D×V_s（4）

式中：V_o为输出电压（V）；

n_p，n_s为原，副边匝数；

D为占空比；

V_s为输入电压。

5 75W直流变换器性能及尺寸

1）主要电性能

主要电性能见表2。

表2 ＋5V75W直流变换器电性能（T_a=＋25℃）