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NCP1014非隔离线路的应用解决方案

时间：05-18 来源：安森美半导体点击：

　　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。