零电压反激式开关电源芯片IRIS4015原理及设计要点.doc

零电压反激式开关电源芯片IRIS4015原理及设计要点 摘????要： 本文介绍了准谐式反激式开关电源IRIS4015的工作原理，并介绍了应用IRIS4015进行电源设计的电路和在设计中应特别注意的几个方面。 叙????词： 谐振 Abstract： The principle of quasi-resonance fly-back SMPS IRIS4015 was introduced in this paper, and the application circuit of the IRIS4015 in the design of the SMPS and the design note were also introduced. Keywords： Quasi-Resonance 1.　引言　　目前单片开关稳压电源有多种多样，如TOP-switch、Tiny-switch、Cool-set等，这些单片开关稳压电源均工作在硬开关状态，开关损耗和EMI较大。为克服硬开关的缺点可用软开关工作方式。在反激式开关电源中以无损耗缓冲电路和准谐振工作方式最为简单，而且准谐振工作方式可以实现零电压的开通和关断，在各种准谐振的解决方案中IRIS4015是一种很好的方案。2. IS4015工作原理分析　　IRIS4015是单片准谐振式反激式开关电源中MOSFET和控制IC的集成，如图1,有五个功能引脚:源极(S)、漏极(D)、控制IC的接地端(GND)、电源(Vcc)、过电流和电压反馈输入端（OCP/FB）。　　IRIS4015可以工作在准谐振模式下，该模式下频率可变，在轻载和高电源电压下达最大。IRIS4015具有各种保护电路如：温度补偿的逐个脉冲过电流保护（OCP）、过电压锁定保护（OVP）、热关闭电路（TSD）；启动电流最大不超过100uA，有源低通滤波器可使轻载时稳定度提高；内置温度补偿基准电压；具有可调门驱动；并且可以通过外部元件调整开关速度用于EMI控制。 2.1　IRIS4015工作原理　　IRIS4015的启动工作方式UC3842相似，不再赘述。注意：启动电阻Rs和启动电容C2的取值范围如下：　　C2：22μF — 100μF　　Rs：47KΩ — 68KΩ （输入电压110伏）,82KΩ — 150KΩ （输入电压220伏）　 反馈和控制电路工作,振荡器和限流控制方式。振荡器利用IC中C2的充放电产生脉冲信号确定MOSFET的关断时间，如图2，这是IC在没有电压控制反馈时，振荡器的工作过程。当MOSFET导通时，内置C1被充电到约5.6V，漏极电流ID流过R5产生压降VR5（其波形为ID的锯齿波），VR5被反馈到OCP/FB端来控制初级电流（初级电感电流控制方式），当OCP/FB端电压达到门限电压Vth（1）（0.73V）时，比较器1改变状态，振荡器输出关断信号，MOSFET关断。 　　当MOSFET关断 时C1开始被缓慢放电，C1电压下降，其下降过程由C1值和放电电流确定，当C1的值降到1.2V左右时，振荡器输出导通信号，MOSFET重新导通，同时C1瞬间充电到5.6V左右，电路重复以上振荡周期。上述由VR5（ID）的斜率确定的时间就是MOSFET的导通时间，C1和直流放电电路所确定的固定时间是MOSFET的关断时间，这个固定时间被直流放电电路限制在50μS左右。2.2　次级电压控制方式　　次级输出为电压控制方式，如图3所示，在输出端设计的过电压使光电耦合器的LED中有电流流过，引起反馈电流流过光电耦合器的三极管，并依次流过R4和R5，产生压降VR4和VR5，使COMP1反向所需的VR5电压（ID的峰值）被VR4（由FB电流产生）控制。因此如图4所示：VR4在OCP/FB端产生附加直流偏置电压，通过这一附加偏置电压缩短OCP/FB端电压达到门限电压V th（1）的0.73V所需的时间来降低MOSFET的导通时间。这将导致反向变压器的储能降压，通常，来自VR4的偏压在轻载时增加，而且MOSFET导通时冲击电流产生的噪声能使比较器1误动作，为避免这个问题，可在MOSFET截止时，用一个无源低通滤波器R4、C5和有源滤波器来减小OCP/FB与GND之间的动态静态阻抗，有源低通滤波器是OCP/FB端与地之间的一个1.35mA直流旁路，它将使MOSFET导通时OCP/FB端的静态阻抗降低一半左右，而MOSFET导通时产生噪声由C5来吸收 2.3　准谐振工作方式的分析　　准谐振方式是在VDS最小情况下的情况下，由初级线圈电感和一个缓冲电容器提供一个控制MOSFET开通 的谐振信号，以降低开关损耗。在这种工作模式下的OCP/FB将高于Vth（2）=1.45V（最大6V），当这个