反激式开关电源设计详细流程.doc

用SG6849设计反激式开关电源摘要：SG6849芯片是SG(System General)公司生产的开关电源专用集成电路，使用该芯片设计小功率开关电源，可大大减少外围电路，降低成本，电路可靠性高，且可以不带副边反馈。详细介绍了SG6849芯片的工作原理，并基于此芯片设计了一个5.6W的单端反激式开关电源，给出了实验结果。关键词：SG6849；反激；副边反馈 O 引言 开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点，在电视、电声、计算机等许多电子设备中得到了广泛的应用。为了进一步追求开关电源的小型化和低成本，人们不断研制成功一些新的开关电源集成电路芯片。台湾SG System General)公司开发的SG6849，集内部振荡器、比较器、反馈补偿电路于一体，只需较少的外围元器件，就可构成一个电路结构简洁、成本低、性能稳定、制作及调试方便的单端反激式开关电源。在负载调整率要求不高的情况下，甚至可去掉副边反馈，进一步减少体积，节省成本。1 SG6849芯片功能介绍1.1 内部结构及管脚功能 SG6849芯片是台湾SG(System General)公司2004年底推出的SG684X系列PWM集成电路控制芯片。该芯片具有如下特点：不带副边反馈的恒压和恒流控制；轻载时工作于省电模式；较低的启动电流和较低的工作电流；65kHz和100kHz的固定频率；较少的外围元件；输出过流保护、过温保护和短路保护。该芯片采用S0T-26或DlP-8封装形式，内部结构如图1所示。下面就以DIP-8封装为例，说明各管脚的功能。 脚l(GATE) 门极，用来驱动功率NOSFET。 脚2(VDD) 提供芯片的工作电压，当不带副边反馈时，靠VDD来提供反馈信息，调整输出电压。 脚3、5、6(NC) 悬空。 脚4(SENSE) 过流保护。该引脚也可用于电流模式的PWM控制。 脚7(FB) 为PWM控制器的内部比较器提供反馈信息，控制占空比；当不带副边反馈的时候，该引脚开路。 脚8(CND) 接地。1.2 SG6849芯片工作原理l.2.1 启动电路 图2是SG6849芯片输入电压Vin通过启动电阻Rin对电容Cin充电，当VDD端的电压达到启动电压VTH（on）时，SG6849芯片驱动整个功率部分工作。 当开关管导通后，VDD由辅助绕组供电，SG6849的导通-关断电压UVLO(under Voltage Lockout)分别为17V和8V。l.2.2 恒压工作方式 SG6849 可以不从副边而从原边反馈来调整输出电压，如图3所示。 当FB端悬空时，内部的VDD反馈比较器将调整PWM的输出脉冲。内部的反馈补偿电路将使VDD电压维持在22.7V。输出电压和VDD电压值等于辅助绕组和副边绕组的匝比，即 因为辅助绕组和二次侧绕组之间的耦合关系，所以，输出端的电压变化可以通过辅助绕组反馈给VDD，通过SG6849的内部比较，改变PWM的脉冲宽度，从而改变输出占空比，使输出电压保持不变。 当然，如果要精确地控制输出电压，就需要副边反馈电路，图4是由集成电压基准KA431和光耦组成的副边反馈电路，R1和R2构成输出分压电路，R3和C1为环路提供补偿，为了提高稳定性，在FB和地之间还接有一个较小的RC滤波电路。 当带副边反馈时，电压VDD必须低于20V，否则，VDD的内部反馈电路将作为负载而起作用。相对于不带副边反馈的电路，变压器辅助绕组的匝数要相应地减少。这样，当副边开路的时候，原边的反馈电路就会起作用，防止VDD超过22.7V。1.2.3 振荡器和省电模式 SG3849-65是65kHz的固定额率，SG6849-100是100kHz的固定频率，当轻载时，SC6849将处于省电模式，PWM的频率随负载变化而线性的减少，如图5所示。FB端的电流大小决定了省电模式。当负载增大时，IFB会增大，当IFB大于0.8mA时，PWM频率开始减小，省电模式可以减少重载时的功率损耗。为进一步减少功率损耗，当IFB大于1mA时，SG6849将处于触发模式。2 实验 基于SG6849，我们设计了一个5.6W的反激式高频开关电源，电路如图6所示，该电源工作于电流连续模式，输入电压90110V交流，输出电压16V，最大负载时输出电流350mA。实验结果如下。21 当带副边反馈时 (1)电压调整率在额定负载情况下，当输入电压在交流90110V变化时，电路的电压调整率为SV=VVO=0.7； (2)负载调整率当输入额定电压(AC100V)，输出电流在0350mA变化时，电路的负载调整率为Si=VVO=l2； (3)效率在额定输入电压带额定负载的情况下，电路的效率=83； (4)保护功能负载电流在525mA时过流保护，具备输出短路保护和过温保护功能。2.2 去掉副边反馈时 当去掉副边反馈后：如图6所示，输入额定电压(AC l00V)，输出电流在0350 mA变化时，输出电乐15.316.5V，电路的负载调整率为Si=V/V0=4.4。其他性能不变。 有无副边反馈电路时输出电压随负载的变化关系如图7所示。3 结