准谐振式反激式开关电源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之工作原理，并介绍了应用其进行电源设计之电路和在设计中应特别注意之几个方面[阳光电子学校维修专家友情提示]。 中图分类号:  文献标识码:  文章编号：

摘  要：本文介绍了准谐式反激式开关电源IRIS4015之工作原理，并介绍了应用其进行电源设计之电路和在设计中应特别注意之几个方面[阳光电子学校维修专家友情提示]。

1  前  言

目前单片开关稳压电源有多种多样，如TOPswitch.Tinyswitch.coolset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[阳光电子学校维修专家友情提示]。为克服硬开关之缺点可用软开关工作方式[阳光电子学校维修专家友情提示]。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 为简单，而且准谐振工作方式可以实现零电压之开通和关断，在各种准谐振之解决方案中IRIS4015是一种很好之方案[阳光电子学校维修专家友情提示]。

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之集成，如图1,有五个功能引脚:源极(S)、漏极(D)、控制IC之接地端(GND)、电源(Vcc)、过电流和电压反馈输入端（OCP/FB）[阳光电子学校维修专家友情提示]。

图1  ISIR4015内部原理框图

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 大[阳光电子学校维修专家友情提示]。IRIS4015具有各种保护电路如：温度补偿之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 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[阳光电子学校维修专家友情提示]。

2.1  IRIS4015工作原理如下：

IRIS4015之启动工作方式UC3842相似，不再赘述[阳光电子学校维修专家友情提示]。注意：启动电阻Rs和启动电容C2之取值范围如下：

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之充放电产生脉冲信号确定MOSFET之关断时间，如图2，这是IC在没有电压控制反馈时，振荡器之工作过程[阳光电子学校维修专家友情提示]。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之锯齿波），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[阳光电子学校维修专家友情提示]。

图2  振荡器与限流工作方式

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之值降到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[阳光电子学校维修专家友情提示]。上述由VR5（ID）之斜率确定之时间就是MOSFET之导通时间，C1和直流放电电路所确定之固定时间是MOSFET之关断时间，这个固定时间被直流放电电路限制在50μS左右[阳光电子学校维修专家友情提示]。

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，在输出端设计之过电压使光耦合器之LED中有电流流过，引起反馈电流流过光电耦合器之三极管，并依次流过R4和R5，产生压降VR4和VR5，使COMP1反向所需之VR5电压（ID之峰值）被VR4（由FB电流产生）控制[阳光电子学校维修专家友情提示]。因此如图4所示：

图3  次级电压控制方式

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）之0.73V所需之时间来降低MOSFET之导通时间[阳光电子学校维修专家友情提示]。这将导致反向变压器之储能降压，通常，来自VR4之偏压在轻载时增加，而且MOSFET导通时冲击电流产生之噪声能使比较器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之间之动态静态阻抗，有源低通滤波器是OCP/FB端与地之间之一个1.35mA直流旁路，它将使MOSFET导通时OCP/FB端之静态阻抗降低一半左右，而MOSFET导通时产生噪声由C5来吸收[阳光电子学校维修专家友情提示]。

图4  次级电压控制对脉冲宽度之影响

2.3  准谐振工作方式之分析

准谐振方式是在VDS 小情况下之情况下，由初级线圈电感和一个缓冲电容器提供一个控制MOSFET开通 之谐振信号，以降低开关损耗[阳光电子学校维修专家友情提示]。在这种工作模式下之OC

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