作者：呂述莊 系統(tǒng)工程師 BCD半導(dǎo)體制造有限公司

　　本文列出了AP384XC與384X的電性能差異，闡述了啟動(dòng)電阻與功率損耗的關(guān)系、如何縮短啟動(dòng)時(shí)間和如何降低短路保護(hù)條件下的待機(jī)功率等，并給出了測(cè)試結(jié)果。

　　AP384XC是一款電流模式脈寬調(diào)制器(PWM)，該控制器擁有超低的啟動(dòng)電流和較低的工作電流，能顯著降低待機(jī)損耗，提高電源變換器的效率。此外，該芯片還能與業(yè)已存在的384X實(shí)現(xiàn)管腳和應(yīng)用完全兼容，使用非常方便。

圖1：(a)使用384X/AP384XC時(shí)典型啟動(dòng)電路；(b)加速啟動(dòng)電路。

　　本文列出了AP384XC與384X的電性能差異，闡述了啟動(dòng)電阻與功率損耗的關(guān)系、如何縮短啟動(dòng)時(shí)間和如何降低短路保護(hù)條件下的待機(jī)功率等設(shè)計(jì)方法，并給出了測(cè)試結(jié)果。

　　電特性差異

　　這里所述的AP384XC與其它業(yè)已存在的384X都是基于雙極型制造工藝，電路特性最顯著的不同是啟動(dòng)電流和工作電流不一樣，振蕩器的放電電流也略有差異，AP384XC還增加了其它廠商384X所缺少的過(guò)溫度保護(hù)功能。

　　啟動(dòng)電流越小則表明可設(shè)計(jì)的啟動(dòng)阻值越大，電阻熱損耗降低了。工作電流與芯片本身的損耗有關(guān)，AP384XC的工作電流比其它384X低3毫安，其相應(yīng)的熱損耗低50毫瓦左右。

　　放電電流是用于控制占空比的，AP384XC的放電電流略大，相對(duì)應(yīng)的最大占空比也略大。AP384XC溫度過(guò)高時(shí)帶有遲滯的關(guān)斷功能能夠有效地保護(hù)電源的安全，這是其它的384X所不具備的功能。

　　設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　1．啟動(dòng)電阻與功率損耗之間的關(guān)系

圖2：典型和反激式電路結(jié)構(gòu)中很容易實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。

　　在實(shí)際的電路設(shè)計(jì)中，工程師總是根據(jù)384X的啟動(dòng)電流值來(lái)選擇啟動(dòng)電阻，越低的啟動(dòng)電流就可以選取越大阻值的啟動(dòng)電阻。電阻阻值不同，其上的熱損耗也不同，熱損耗的計(jì)算公式是：

　 (1.414×VAC)2/RCC (1)

　　AP384XC的啟動(dòng)電流極低，典型值僅50μA，這樣允許選取極大阻值的啟動(dòng)電阻RCC，可以高達(dá)1.2MΩ。在電網(wǎng)電壓下限值90V時(shí)仍可以完成對(duì)電容Cin的充電，將電源電壓VCC維持在啟動(dòng)門(mén)限值以上。選取大阻值的啟動(dòng)電阻極大地降低了它的熱損耗，假定電網(wǎng)電壓的高端值等于240V，啟動(dòng)電阻為1.2MΩ，則它的熱損耗還不足100毫瓦。一旦電路完成啟動(dòng)，AP384XC的供電電流就主要從變壓器的輔助繞組上獲得。

　　AP384XC的啟動(dòng)電流只有50μA，所以它能有效地降低消耗在啟動(dòng)電阻上的熱功耗，提高熱穩(wěn)定性，小功率啟動(dòng)電阻又節(jié)省了PCB板的空間。極低的啟動(dòng)電流和較低的工作電流(8mA)，使得AP384XC在小功率電源應(yīng)用時(shí)的電源效率明顯提高，比如8瓦輸出時(shí)效率提高5%以上(假定空載損耗下降0.4瓦)。

　　2．如何縮短啟動(dòng)時(shí)間

　　每個(gè)開(kāi)關(guān)電源變換器都有其固定的啟動(dòng)延遲時(shí)間。雖然沒(méi)有明確規(guī)定的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，一般在幾秒以內(nèi)，但是如果時(shí)間太久往往讓人難以忍受。

　　在圖1中，當(dāng)啟動(dòng)電阻RCC的阻值變大時(shí)，電容CIN的充電頻率就會(huì)下降，所以啟動(dòng)時(shí)間也加長(zhǎng)。這種情況在交流電網(wǎng)電壓較低時(shí)尤其明顯。圖2給出了一種縮短啟動(dòng)時(shí)間的有效方法。

　　圖3：系統(tǒng)輸出短路時(shí)AP384XC的電源電壓和振蕩器波形(電網(wǎng)的交流電壓等于265V)

　　其中，延遲時(shí)間可以用以下的公式(2)來(lái)進(jìn)行計(jì)算

　　CIN×VSTART/ICIN (2)

　　VSTART為標(biāo)準(zhǔn)384X的啟動(dòng)電壓門(mén)限值，ICIN的值近似等于啟動(dòng)電流，與圖1相比，縮短了將近80%的啟動(dòng)時(shí)間。

　　3. 如何降低短路保護(hù)條件下的輸入功率

　　384X是電流模式脈寬控制器，內(nèi)含欠壓?jiǎn)?dòng)滯回電路和過(guò)功率保護(hù)電路等。這些特點(diǎn)決定它最常用在中小功率離線式交流-直流變換器中，而此類變換器一般采用反激式電路結(jié)構(gòu)，因而短路保護(hù)作為開(kāi)關(guān)電源的一項(xiàng)指標(biāo)是容易實(shí)現(xiàn)的。

　　圖3是典型的反激式應(yīng)用例子，我們以此來(lái)闡述短路保護(hù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。假定該變換器采用AP384XC設(shè)計(jì)，且短路輸入功率符合業(yè)界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)(5瓦或10瓦以下)。當(dāng)電源短路時(shí)，384X保護(hù)動(dòng)作，使占空比減小，384X的供電電壓VCC就會(huì)降低，當(dāng)?shù)?84X的最小工作電壓以下時(shí)，整個(gè)電路關(guān)閉，然后靠啟動(dòng)電阻開(kāi)始下一次啟動(dòng)過(guò)程。在這種保護(hù)狀態(tài)下，電源只工作一個(gè)或幾個(gè)開(kāi)關(guān)周期，然后進(jìn)入很長(zhǎng)時(shí)間(幾百毫秒到幾秒)的啟動(dòng)過(guò)程，平均功率很低，即使長(zhǎng)時(shí)間輸出短路也不