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1、用用 NCP1200NCP1200 代换脉宽调制控制代换脉宽调制控制 UC3842UC3842 的应用电路的应用电路用 NCP1200 代换脉宽调制控制 UC3842 的应用电路 摘要：介绍了低功率通用离线电源的脉宽调制电流模式控制器NCP1200 的优点及其代换电路，同时结合代换电路，指出了实际应用中出现的问题和解决办法。 关键词：脉宽调制控制器 电流模式控制 NCP1200NCP1200 是 ON Semiconductor 公司生产的低功率通用离线电源脉宽调制电流模式控制器，它代表向超密集型开关电源的大飞跃。该器件在对元件数据要求比较严格的场合，特别是在低价 AC/DC 变换器或辅助电源
2、等应用方面，不失为理想的选择。NCP1200 包含了基于UC3842 的电源中通常所需的所有必要元件，包括定时元件、反馈器件、低通滤波器和自供电等。1 NCP1200 的结构与设计特点1.1 NCP1200 的内部结构NCP1200 采用标准电流模式体系，关断时间由峰值电流设置点确定。其内部结构如图 1 所示，器件内部集成有跳周期比较器、40/60/100kHz 时钟、Q 触发器 D0.8 复位、欠压锁定高低稳压器等。出于 NCP1200 内置有时钟发生器，所以无需外接 R-C 元件。它的工作频率可在 40kHz、60kHz 或 100kHz 中选择。光耦合器直接接至反馈管脚 2 上，内部的集
3、成电路控制监视信号流。250ns 的前缘消隐（LEB）电路节省了一个外部 R-C 网络。NCP1200 采用 SO-8 或 DIP8封装。其管脚说明如表 1 所列。表 1 NCP1200 的管脚说明引脚号 引脚名称 功 能 说 明1 Adj 调整起跳峰值电流 该引脚用来调整开始跳周期工作的电平 2 FB 设置峰值电流设置点 通过将一个光耦合器连到该引脚，可随输出功率的需求来调整峰值电流设置点 3 CS 电流检测输入 用于检测初级电流并通过一个 L.E.B 将其送入内部比较器 4 Gnd 集成电路接地端 5 Drv 驱动脉冲 驱动器至外部 MOSFET 的输出 6 Vcc 集成电路电源 该引脚连
4、接一个典型值为 10F 的外部电容 7 NC 空脚 8 HV 从交流线路上产生 Vcc 该引脚连到高压干线上，可向 Vcc 大容易注入一恒定电流 1.2 设计特点（1）低待机功耗NCP1200 具有符合美国能源之星（Energy Star）和欧洲蓝天使（Blue Angel）等待机能耗规定的低成本解决方案。由于开关电源在正常负载条件下具有良好的效率，而在输出功率减小时，其效率将开始下降。因此如果采用跳过一些不需要的开关周期的方法，NCP1200 就可以大大减小在轻负载时的功率消耗。在空载情况下，NCP1200 的总待机功率可达到国际能源机构（IEA）最新建议的要求。（2）无需辅助电源绕组NCP
5、1200 拥有专利的甚高压集成电路（VHVIC）技术，此技术使集成电路可由高压直流干线直接供电，即 NCP1200 具有动态自供电（DSS）功能。因此，在电池充电器应用中，使用 NCP1200 时无需设计专门的初级电路来应付辅助电源的瞬间丢失（如当 Vout 降低时） 。（3）工作时无音频噪声NCP1200 在大的峰值电流时并不跳周期，而是等待直至峰值电流降至用户可调的最大限制值的 1/3 以下时才发生跳周期，这使得变压器不发生振鸣，因而可选择便宜的磁性器件而不会出现噪声。（4）短路保护通过持续监视反馈线的状况，NCP1200 能检测到出现短路的情况，并立即将输出功率减少，对对整个电路保护。一
6、旦短路消失，控制器即回复正常工作。因此，对于给定的应用（如恒定输出功率的电源） ，可以很方便地断开这个保护功能。此外，NCP1200 还具有 110mA 峰值拉/灌电流能力、直接光耦连接以及内部热关断等优点。2 代换电路图 2 是用 NCP1200 代替 UC3842 的代换电路，该控制芯片通常应用在单端反击电路中，电路中的 NCP1200 直接由高压直流干线供电。假如对代换电路做些小调整将会有意想不到的结果。（1）进一步降低总待机功耗集成电路内部的功耗由其内部各电子模块（时钟、比较器、驱动器等）的功耗组成，但也取决于 MOSFET 的栅极电荷量 Qg。驱动MOSFET 的平均电流（不包含驱动
7、器的效率，并忽略各种电压降）为：I=fswQg/2其中，fsw 为最大开关频率(Hz)；Qg 为 MOSFET 的栅极电荷（C）所以可以通过以下方法进一步来减小功耗；*用具有小栅极电荷量 Qg 的 MOSFET；*通过一个二极管将脚 8 连至电源输入端；*如果采用辅助绕组使 Vcc 电平持续保持在 Vccl 之上，那么，内部启动源将自动断开而集成电路将完全由此绕组自供电。而且，来自主干线的总功率将明显降低。但必须确保辅助电压不超过 16V，特别是在过冲瞬态情况下（例如突然去掉负载） 。因此，还应采用有效的过压保护（OVP） 。 （2）过载检测失效将一个 20k 的电阻从 FB 接至地端将使过载
8、保护电路失效。这是一个非常有用的方法，特别是在需要构建一个恒输出功率变换器时。（3）跳周期调节通过改变管脚 1 上出现的直流电压，可以调节跳周期发生时的电流值。在缺省情况下，峰值电流会在降至最大峰电流的三分之一以下时发生跳周期。如果需要在更大的电流时进入待机状态，可简单地将一个电阻接在管脚 6（Vcc）上以提升管脚 1 的电平。相反地如果认为缺省的跳周期峰值电流设定点太高，也可将一个电阻从管脚 1接地而使其降低。管脚 1 的输出电阻典型值为 24k。（4）外接 MOSFET由于允许集成电路外接 MOSFET，所以可选用防雪崩器件。某种情况下（例如低输出功率时） ，不用有源箝位电路也能工作。但如
9、果此泄漏通路持续施加超过 MOSFET BVdss 的漏极-源极电压，则必须使用箝位网络，且必须有一个无源 RC 网络或一个瞬态电压抑制器 TVS。此外，通过控制 MOSFET 的栅极信号还可以降低器件的变换速率，从而减小电磁干扰（EMI） 。图 2 代换电路3 应注意的问题及解决办法如果器件是工作在 250V 交流干线上，则最大整流电压可高至 350V直流。假如使用的 NCP1200 是 100kHz 型号，那么，其功耗为3401.8mA=612mW（1.8mA 的数值在更高工作温度时会下降） 。而DIP8 封装的 NCP1200 所提供的结到空气的热阻 Roj-A 为 100/W。因此，在
10、已知最大工作环境温度（如 70）和最大允许结温（125）条件下，它的最大功耗为 550mW，这已超过 100kHz 型号所设的最差功耗为 550mW，这已超过 100kHz 型号所设的最差功耗预算。对此，可以通过以下方法来解决：一是在 NCP1200 的 DIP8 焊盘周围增加一些铜箔面积。二是在引脚 8 外串联一个二极管，以使最大输入电压降至 222V（2350/） ，从而使功耗低于 400mW。还有一个办法就是通过一个辅助绕组来实现自供电，以永久断开自供电。SO-8 封装的 NCP1200 也可以通过相同的方法来解决这一问题。4 结束语由于 NCP1200 具有待机功耗低、无需辅助绕组、工作时无音频噪声等优点，而且与传统的脉宽调制控制器相比（如 UC3842） ，NCP1200几乎不需要外部元件，因而该芯片在开关模式电源（SMPS）领域中有着广阔的应用前景。
