Onsemi NCP1360/65：低功耗離線式電源控制器的卓越之選

在電子設(shè)備的電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域，高效、穩(wěn)定且功能豐富的控制器至關(guān)重要。Onsemi的NCP1360/65系列低功耗離線式恒流恒壓初級(jí)側(cè)PWM電流模式控制器，為電源設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的解決方案。本文將深入剖析NCP1360/65的特性、工作原理及應(yīng)用，希望能為電子工程師們?cè)陔娫丛O(shè)計(jì)時(shí)提供有價(jià)值的參考。

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一、產(chǎn)品概述

NCP1360/65主要針對(duì)通用市電反激式應(yīng)用，適用于幾瓦到20W的輸出功率級(jí)別。其獨(dú)特之處在于采用了一種新穎的方法，省去了傳統(tǒng)的次級(jí)反饋電路（如光耦和TL431參考），卻能實(shí)現(xiàn)出色的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)。

二、核心特性

2.1 初級(jí)側(cè)反饋

省去了光耦和TL431參考，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了±5%的電壓調(diào)節(jié)和±10%的電流調(diào)節(jié)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2.2 準(zhǔn)諧振操作

在標(biāo)稱負(fù)載下，控制器工作在谷底鎖定準(zhǔn)諧振峰值電流模式控制模式，可有效提高效率。當(dāng)次級(jí)側(cè)功率開始減小時(shí)，開關(guān)頻率會(huì)自然增加，直到電壓控制振蕩器（VCO）發(fā)揮主導(dǎo)作用，使MOSFET在漏源電壓谷底導(dǎo)通，進(jìn)一步降低開關(guān)損耗。

2.3 頻率鉗位選項(xiàng)

提供80kHz或110kHz的最大開關(guān)頻率選項(xiàng)，也有不進(jìn)行頻率鉗位的版本，滿足不同應(yīng)用對(duì)開關(guān)頻率的需求。

2.4 輕載操作特性

具備固定峰值電流和深度頻率折返功能，在輕載時(shí)能保持輸出穩(wěn)定，同時(shí)降低功耗。

2.5 保護(hù)功能豐富

擁有過壓、欠壓保護(hù)，逐周期峰值電流限制，內(nèi)置軟啟動(dòng)，以及電纜壓降補(bǔ)償?shù)榷喾N保護(hù)功能，確保系統(tǒng)在各種異常情況下的安全性和穩(wěn)定性。

三、引腳功能與電氣特性

3.1 引腳功能

NCP1360/65的引腳功能設(shè)計(jì)合理，各引腳分工明確。例如，Vs/ZCD引腳連接到輔助繞組，用于初級(jí)調(diào)節(jié)的電壓輸出檢測(cè)和準(zhǔn)諧振模式下的磁芯復(fù)位檢測(cè)；Comp引腳是誤差放大器的輸出，通過連接到地的網(wǎng)絡(luò)可調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)環(huán)路帶寬；CS引腳用于監(jiān)測(cè)初級(jí)峰值電流等。

3.2 電氣特性

在不同的工作條件下，NCP1360/65展現(xiàn)出了良好的性能。如在高壓啟動(dòng)部分，啟動(dòng)電流、泄漏電流等參數(shù)都有明確的范圍；在電源管理方面，VCC的啟動(dòng)、停止和鉗位電壓等都有精確的設(shè)定，確保了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

四、工作原理

4.1 準(zhǔn)諧振電流模式操作

通過在MOSFET漏源電壓谷底進(jìn)行開關(guān)操作，優(yōu)化了效率?？刂破髂軌蜴i定在選定的谷底，直到輸入電壓顯著變化，且僅能鎖定前四個(gè)谷底。當(dāng)負(fù)載電流減小時(shí)，仍能保持谷底開關(guān)模式，提高了整個(gè)輸入/輸出條件下的效率。

4.2 頻率鉗位

由于開關(guān)頻率不固定且受線路、負(fù)載和變壓器規(guī)格影響，為防止開關(guān)頻率失控，提供了80kHz或110kHz的頻率鉗位選項(xiàng)，滿足特定應(yīng)用對(duì)最大開關(guān)頻率的要求。

4.3 初級(jí)側(cè)恒流調(diào)節(jié)

在電池充電應(yīng)用中，NCP1360/65能夠在不依賴特定傳感器的情況下，從初級(jí)側(cè)估計(jì)和限制最大輸出電流，實(shí)現(xiàn)恒定電流調(diào)節(jié)，提供了嚴(yán)格的過功率保護(hù)。

4.4 初級(jí)側(cè)恒壓調(diào)節(jié)

通過監(jiān)測(cè)初級(jí)側(cè)的輔助繞組電壓，確定變壓器去磁的結(jié)束時(shí)間，間接測(cè)量輸出電壓。利用此時(shí)捕捉到的輔助電壓值來(lái)構(gòu)建初級(jí)側(cè)峰值電流設(shè)定點(diǎn)，從而控制輸出電壓。

五、保護(hù)機(jī)制

5.1 過流保護(hù)

當(dāng)最大峰值電流達(dá)到VILIM水平時(shí)，過流保護(hù)定時(shí)器啟動(dòng)。若過載持續(xù)時(shí)間超過TOCP延遲，故障將被鎖定，控制器停止驅(qū)動(dòng)功率MOSFET，并進(jìn)入雙打嗝模式，待重新啟動(dòng)后恢復(fù)正常。

5.2 VCC過壓保護(hù)

當(dāng)VCC電壓達(dá)到VCC(OVP)閾值時(shí)，控制器進(jìn)入鎖定模式。不同版本的處理方式有所不同，A和C版本會(huì)將VCC電容內(nèi)部放電至VCC(Clamp)水平，完全禁用控制器；B版本則進(jìn)入雙打嗝模式后恢復(fù)運(yùn)行。

5.3 繞組短路保護(hù)

通過額外的比較器監(jiān)測(cè)CS信號(hào)，當(dāng)VCS達(dá)到VILIM + 50%（經(jīng)過縮短的前沿消隱時(shí)間tLEB2）時(shí)，若連續(xù)4個(gè)脈沖達(dá)到短路保護(hù)（SCP）水平，控制器將停止工作。該故障被鎖定，恢復(fù)操作方式與VCC過壓保護(hù)類似。

5.4 輸出過壓和欠壓保護(hù)

當(dāng)內(nèi)部構(gòu)建的輸出電壓高于VOVP水平時(shí)，檢測(cè)到過壓故障，A和C版本鎖定故障，B版本進(jìn)入雙打嗝模式；輸出欠壓保護(hù)在啟動(dòng)定時(shí)器TEN_UVP之后啟用，當(dāng)輸出電壓低于VUVP水平時(shí)，控制器根據(jù)不同版本采取相應(yīng)措施，如進(jìn)入雙打嗝模式或鎖定關(guān)閉。

5.5 Vs/ZCD引腳短路保護(hù)

在每個(gè)關(guān)斷時(shí)間開始時(shí)，檢測(cè)Vs/ZCD引腳是否短路或開路。若檢測(cè)到故障，控制器進(jìn)入雙打嗝模式后恢復(fù)操作。

5.6 溫度關(guān)斷

當(dāng)結(jié)溫達(dá)到TSHTDN水平時(shí)，控制器停止驅(qū)動(dòng)功率MOSFET，直到結(jié)溫下降TSHTDN(HYS)，然后在雙打嗝模式后恢復(fù)運(yùn)行。

六、應(yīng)用信息

6.1 典型應(yīng)用

NCP1360/65適用于低功率AC - DC適配器和充電器，如手機(jī)、平板電腦和相機(jī)的AC - DC USB充電器等。

6.2 啟動(dòng)操作

高壓?jiǎn)?dòng)電流源通過HV引腳連接到大容量電容，為VCC電容充電。當(dāng)VCC引腳達(dá)到VCC(on)水平時(shí)，控制器啟用。在發(fā)送第一個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖之前，會(huì)檢測(cè)CS引腳是否正常，之后再檢查Vs/ZCD引腳的接線情況，然后進(jìn)入軟啟動(dòng)序列。

6.3 防止負(fù)尖峰

由于采用CMOS技術(shù)，為避免敏感引腳上出現(xiàn)負(fù)尖峰，可在HV引腳串聯(lián)電阻或通過高壓二極管將HV引腳直接連接到線路或中性輸入，以防止內(nèi)部寄生SCR激活。

七、總結(jié)

Onsemi的NCP1360/65控制器憑借其獨(dú)特的初級(jí)側(cè)反饋技術(shù)、高效的準(zhǔn)諧振操作、豐富的保護(hù)功能和靈活的應(yīng)用特性，為低功率離線式電源設(shè)計(jì)提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。電子工程師們?cè)谠O(shè)計(jì)電源時(shí)，可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，充分發(fā)揮NCP1360/65的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定且可靠的電源系統(tǒng)。你在使用NCP1360/65進(jìn)行電源設(shè)計(jì)時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。