待机功耗很低的DVD开关电源设计
前言
在目前世界能源供应日趋紧张，要求节能的呼声日益高涨的背景下，DVD作为一大块消费电子类产品的节能也不可避免的提到日程上来。安森美半导体所提出的DVD电源方案，既能符合最严格的待机功耗标准，而且也不会带来成本上涨的忧虑。本文介绍如何应用NCP1200P40来设计一个全范围输入，电路简单，所需外围器件少，成本低的DVD电源(如图一所示)。
一、正常模式
开机启动时，NCP1200由二极管D218从交流侧供电，经过IC8脚向电容C207以4mA速率充电。在Vcc电压达到11.4V时，NCP1200 开始工作。(此工作状态称为动态自供电DSS，为安森美公司专利技术)工作状态建立以后，IC供电将由辅助绕组通过D207、R203供电，切断内部启动电流源，在最大程度上减小电源的损耗。在这里，安森美公司为客户不同要求提供了很大的灵活性，高压供电可从交流侧接二极管，也可从高压端直接接NCP1200八脚。从高压端直接接到八脚，整流电压400V，充电电流4mA，Cvcc典型值10uF，充电时间计算为5ms，IC损耗和驱动MOS管电流我们设为1.5mA，因此下降时间为13.3ms，总损耗为400X4mAX5ms/(5ms+13.3ms) =437mW。 从交流側接二极管，第八脚的平均电压变为2XVacmax/(，损耗更下降为278mW。我们还可以接一个辅助绕组把VCC电压抬高到高于11.4V，自动切断内部启动电流源，集成电路将完全由这一绕组供电，这样损耗将进一步下降(要确保VCC电压不能高于16V，可在辅助绕组处串联一个电阻解决，如应用原理图)。这里要强调一点，NCP1200可以在不需辅助绕组情况下正常工作。这只取决于客户的应用要求。
采用NCP1200设计的DVD开关电源所需的外围器件非常少，不仅为客户设计更小的DVD电源提供了方便，还降低了成本。将更多的功能模块集中在IC里，将提高系统的稳定性。下图为正常工作时的Vds波形。
二、待机模式
如图1，当MCU给出待机控制信号，即STBY=H时， Q202和Q201导通，电容C221上的60V电压对C222充电，由于TL431反馈接在5V_STBY端，光偶反馈电流加大，占空比被拉低，使5V_STBY端子的电压维持在5V。由于本来60V的输出电压被调整为5V输出，使得开关的占空比变得很小，所以所有其它输出电压也变得很小，大约被压缩12倍，此时全部输出消耗的功率变小。
在此DVD电源中需要值得注意的是电容C221的选择，其电容值建议不要超过6.8uF，否则在开机时电容上会有一个尖峰，可能会造成三极管Q201的损坏。本例中选取为4.7uF。
当在待机模式时，光偶反馈变得很重，直接拉低2脚FB电压，当2脚电压低于设定值时，IC既进入一种称之为SKIP CYCLE的工作状态。使得整个电源的损耗降低。当电源进入SKIP CYCLE模式时，所有的输出包括IC供电电源都降低，NCP1200通过内部的动态自供电电路维持自身的供电。下图为待机工作时的Vds波形。
采用NCP1200设计的DVD电源待机功能，在待机时损耗非常小，完全符合IEA最新建议要求。
IEA最新建议:
输入功率范围0.3W-15W
2001.1 / 1W 2002.1 / 0.75W 2003.1 / 0.3W
输入功率范围 15W-50W
2001.1 / 1W 2002.1 / 0.75W 2003.1 / 0.5W
输入功率范围 50W-75W
2001.1 / 1W 2002.1 / 0.75W 2003.1 / 0.75W
三、过载短路保护
当电源工作在过载情况时，所有输出将强制到一个低电位，光电偶合器U203将没有电流流过，电流设置点达到最高，2脚FB电压也达到4。2V。NCP1200内部设有一个过载保护电路，当2脚FB电压超过4V时将触发，NCP1200将强制发出低占空比电压。由于在过载条件下，输出电压处在低电位，辅助绕组不能供电，C207上的电压Vcc将线性下降，当Vcc电压降到9.8V时，过载情况仍然存在，为防止动态自供电(DSS)触发，NCP1200会终止驱动脉冲，并使电路进入待机状态。在此状态电流消耗典型值为350uA。当Vcc电容继续放电到典型值6.3V时，NCP1200接通电流源，当Vcc电压到达典型值11.4V时，IC将开始新的周期，如果故障条件在达到UVLOh前已消除，则电路将正常工作，否则将开始下一个故障周期。此种情形同样也可应用于环路开路，当光偶开路时，2脚FB电压达到最高值4.2V触发保护，过程和过载保护一样。
结语
NCP1200是一款集成度非常高的开关电源控制芯片，设计简便，缩短了电源工程师设计周期。而且这一芯片已经大量应用于不同的电源领域。例如手提电脑充电器，打印机电源等等。独特的动态自供电及SKIP CYCLE技术使得NCP1200也非常适合应用在DVD绿色电源上，为世界能源作出一点贡献。
如果Vcc小于9.8VNCP1200打开内部电流源给Vcc充电，如果Vcc大于11.4V，NCP1200切断内部电流源。充电时以4mA速率向Vcc充电。
在目前世界能源供应日趋紧张，要求节能的呼声日益高涨的背景下，DVD作为一大块消费电子类产品的节能也不可避免的提到日程上来。安森美半导体所提出的DVD电源方案，既能符合最严格的待机功耗标准，而且也不会带来成本上涨的忧虑。本文介绍如何应用NCP1200P40来设计一个全范围输入，电路简单，所需外围器件少，成本低的DVD电源(如图一所示)。
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| 图1工作原理 |
一、正常模式
开机启动时，NCP1200由二极管D218从交流侧供电，经过IC8脚向电容C207以4mA速率充电。在Vcc电压达到11.4V时，NCP1200 开始工作。(此工作状态称为动态自供电DSS，为安森美公司专利技术)工作状态建立以后，IC供电将由辅助绕组通过D207、R203供电，切断内部启动电流源，在最大程度上减小电源的损耗。在这里，安森美公司为客户不同要求提供了很大的灵活性，高压供电可从交流侧接二极管，也可从高压端直接接NCP1200八脚。从高压端直接接到八脚，整流电压400V，充电电流4mA，Cvcc典型值10uF，充电时间计算为5ms，IC损耗和驱动MOS管电流我们设为1.5mA，因此下降时间为13.3ms，总损耗为400X4mAX5ms/(5ms+13.3ms) =437mW。 从交流側接二极管，第八脚的平均电压变为2XVacmax/(，损耗更下降为278mW。我们还可以接一个辅助绕组把VCC电压抬高到高于11.4V，自动切断内部启动电流源，集成电路将完全由这一绕组供电，这样损耗将进一步下降(要确保VCC电压不能高于16V，可在辅助绕组处串联一个电阻解决，如应用原理图)。这里要强调一点，NCP1200可以在不需辅助绕组情况下正常工作。这只取决于客户的应用要求。
采用NCP1200设计的DVD开关电源所需的外围器件非常少，不仅为客户设计更小的DVD电源提供了方便，还降低了成本。将更多的功能模块集中在IC里，将提高系统的稳定性。下图为正常工作时的Vds波形。
二、待机模式
如图1，当MCU给出待机控制信号，即STBY=H时， Q202和Q201导通，电容C221上的60V电压对C222充电，由于TL431反馈接在5V_STBY端，光偶反馈电流加大，占空比被拉低，使5V_STBY端子的电压维持在5V。由于本来60V的输出电压被调整为5V输出，使得开关的占空比变得很小，所以所有其它输出电压也变得很小，大约被压缩12倍，此时全部输出消耗的功率变小。
在此DVD电源中需要值得注意的是电容C221的选择，其电容值建议不要超过6.8uF，否则在开机时电容上会有一个尖峰，可能会造成三极管Q201的损坏。本例中选取为4.7uF。
当在待机模式时，光偶反馈变得很重，直接拉低2脚FB电压，当2脚电压低于设定值时，IC既进入一种称之为SKIP CYCLE的工作状态。使得整个电源的损耗降低。当电源进入SKIP CYCLE模式时，所有的输出包括IC供电电源都降低，NCP1200通过内部的动态自供电电路维持自身的供电。下图为待机工作时的Vds波形。
采用NCP1200设计的DVD电源待机功能，在待机时损耗非常小，完全符合IEA最新建议要求。
IEA最新建议:
输入功率范围0.3W-15W
2001.1 / 1W 2002.1 / 0.75W 2003.1 / 0.3W
输入功率范围 15W-50W
2001.1 / 1W 2002.1 / 0.75W 2003.1 / 0.5W
输入功率范围 50W-75W
2001.1 / 1W 2002.1 / 0.75W 2003.1 / 0.75W
三、过载短路保护
当电源工作在过载情况时，所有输出将强制到一个低电位，光电偶合器U203将没有电流流过，电流设置点达到最高，2脚FB电压也达到4。2V。NCP1200内部设有一个过载保护电路，当2脚FB电压超过4V时将触发，NCP1200将强制发出低占空比电压。由于在过载条件下，输出电压处在低电位，辅助绕组不能供电，C207上的电压Vcc将线性下降，当Vcc电压降到9.8V时，过载情况仍然存在，为防止动态自供电(DSS)触发，NCP1200会终止驱动脉冲，并使电路进入待机状态。在此状态电流消耗典型值为350uA。当Vcc电容继续放电到典型值6.3V时，NCP1200接通电流源，当Vcc电压到达典型值11.4V时，IC将开始新的周期，如果故障条件在达到UVLOh前已消除，则电路将正常工作，否则将开始下一个故障周期。此种情形同样也可应用于环路开路，当光偶开路时，2脚FB电压达到最高值4.2V触发保护，过程和过载保护一样。
结语
NCP1200是一款集成度非常高的开关电源控制芯片，设计简便，缩短了电源工程师设计周期。而且这一芯片已经大量应用于不同的电源领域。例如手提电脑充电器，打印机电源等等。独特的动态自供电及SKIP CYCLE技术使得NCP1200也非常适合应用在DVD绿色电源上，为世界能源作出一点贡献。
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| 动态自供电DSS |
如果Vcc小于9.8VNCP1200打开内部电流源给Vcc充电，如果Vcc大于11.4V，NCP1200切断内部电流源。充电时以4mA速率向Vcc充电。
（编辑 Mark）