开关电源中PWM芯片待机功能的研究_技术

开关电源中PWM芯片待机功能的研究

摘要：介绍了L5991芯片的待机功能，并在由UC3842芯片构成的反激开关电源电路的基础上设计了待机电路，使该开关电源电路实现了待机功能。

关键词：脉宽调制；待机；变频

1 引言

待机是指产品已连接到电源上，但处于未运行在其主要功能时的状态。待机的目的就是要降低电源在空载或轻载时的损耗。随着电器和网络产品的普及，电子产品待机状态下的耗电量越来越引起国际节能，环保组织和有关国家的重视。待机能耗不仅浪费电能，而且也制造巨大的环保压力。我们知道开关损耗与电源的工作频率成正比，因此，可以设法在电源输出功率变小乃至于进入待机状态时，使其工作频率降低。这可以通过许多控制功能芯片来实现，例如集成芯片L5991等。目前，很多PWM芯片还不具有变频的待机功能，因而，我们可以借鉴L5991芯片的这个功能电路来实现其他PWM芯片的待机功能。

2 L5991芯片的待机功能电路介绍

图1是该芯片待机功能的基本内部电路。管脚2外接两个电阻（RA和RB）和一个电容(CT)，照图1中连接，是用来分别设置振荡器正常运行的工作频率（fosc）和待机模式的工作频率（fsb）。实际上，只要待机信号是高电平，该管脚能通过一个N沟道FET内部连于参考电压Vref，所以，定时电容CT通过RA和RB放电。当待机信号变低，N沟道FET就关闭且该管脚悬空，CT只通过RA放电，这样振荡器频率就会变低。VCT在正常运行中由Vref通过RA和RB控制,而在待机时通过RA来进行调控。当CT上的电压达到3V时，电容会快速地内部放电。当电压降到1V时，它开始再次充电。

图1 L5991芯片的待机功能基本电路

正常运行中RT将等于RA//RB，其频率公式为

fosc≌? （1）

而在待机时RT=RA，其频率公式为：

fSB≌? (2)

式中：KT=

L5991通过对与负载相联系的反馈电压进行检测，在负载降低到一个定义值（由电路中的元器件参数来控制）时自动降低振荡器频率，而当负载增加并超过第二个极限值时恢复其正常工作频率。这样，由L5991控制工作频率的系统，就可以依靠其待机功能来实现系统待机和工作时的频率转换。当系统待机时，频率降低，可以通过对电路参数的设置使待机频率变得很低，从而降低了开关损耗。

L5991作为一个电流型控制器，其误差放大器的输出电压Vcomp，除偏移量外，是跟主电流峰值成比例的。所以，可以通过监控Vcomp来推测电源的负载情况。

假如，由于负载减小使得主电流峰值降低，且Vcomp降低到一个固定极限（VT1）时，振荡器频率将被设置到一个较低的数值上（fsb）。假如，主电流峰值增加且Vcomp超过VT2时，振荡器频率将重置在正常值上（fosc）。频率的变化引起Vcomp的变化，并且由于能量平衡原因而方向相反，因而，提供一个恰当的滞后便可以防止振荡器频率在fsb与fosc之间变动。

3 反激式开关电源待机功能的实现

根据上述L5991芯片的待机原理，我们可以试想，在UC3842构成的反激式开关电源的基础上加入待机功能。通过对与负载相联系的反馈电压进行检测，利用芯片内部的误差放大器的输出值，对频率进行改变。

UC3842芯片的管脚1为误差放大器输出，图2为芯片待机功能的基本电路。