NCP1014非隔离线路的应用解决方案

　　安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-7GULL WING、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。

NCP101X系列开关电源管理芯片的性能特点

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。 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。 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。 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。 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。

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。

图1：NCP1014构成的非隔离开关电源电路

　　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。

电路设计要点

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。 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。 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。 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。 反馈稳压二极管(ZD1)和电阻(R1，R2)以及三极管Q2和电容C3、C4。C3、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±5％的电阻。

演示板描述

1)电路板布局，此设计为单层电路板，下层是铜铂，上层是丝网印刷面，演示板PCB如图2，电路板尺寸为45.9mm×20.1mm。图3是实物图。

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。

表1：基本功能测试报告

B. 输出在轻载和满载时过冲与下降波形。

测试结果：在空载和带载情况下，输出电压过冲小于±10%(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。

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。

供稿：深圳富友勤电子有限公司，安森美半导体