安森美半導體公司推出的電源管理芯片NCP101X 除了在小功率AC-DC的轉(zhuǎn)換應用外，可以用來設計取代家用電器及工業(yè)應用領域小功率線性電源。它不僅可以去掉體積大成本高的變壓器，而且克服了阻容降壓式線性電源負載特性差等缺點。NCP101X系列包含NCP1010、NCP1011、NCP1012、NCP1013和NCP1014等型號，具有PDIP-7、PDIP-7GULL WING、SOT-223 三種封裝，最大電流450mA，適用于家用電器以及LED驅(qū)動器等。實驗結(jié)果表明了該方案的有效性和實用性。

NCP101X系列開關電源管理芯片的性能特點

1. NCP101X系列構成非隔離式需要的外圍元件較少的節(jié)能開關電源，與傳統(tǒng)的解決方案相比，不僅比電容降壓式線性穩(wěn)壓電源更高的效率，而且具有更大的輸出能力。較傳統(tǒng)的線形變壓器相比，體積小、性能高,而且更加廉價。
2. NCP101X系列可設計成隔離/非隔離的輸出降壓電路，LED恒流驅(qū)動電路等，滿足不同戶的需要。
3. 輸入交流電壓范圍寬，此設計中，在AC60V~300V范圍內(nèi)能具有良好的電壓調(diào)整率和負載調(diào)整率。
4. NCP101X系列具有可選擇的開關頻率(65K/100K/130K)，抗干擾能力強，待機功耗小，具有頻率抖動和動態(tài)自供電等功能。
5. NCP101X系列保護功能完善，具有短路自動重啟、限流、過熱、限制Duty等保護線路。

NCP1014非隔離線路的典型應用

　　NCP1014構成的非隔離開關電源電路如圖1所示，輸入交流60V~264V，輸出直流12V/120mA，功率為1.5W，峰值功率2W，輸出電感為普通的工字型電感。該線路適用于空調(diào)、洗碗機、電飯煲等家用電器的控制電源，也可以做夜間照明、LED驅(qū)動、智能化電能表以及住宅熱控制器等允許使用非隔離電源的場合。

圖1：NCP1014構成的非隔離開關電源電路

　　其中，輸入部分由可熔斷電阻器RT，整流二級管D1、D2，電容C1、CX以及電感L組成。電源調(diào)整部分由NCP1014，穩(wěn)壓二極管ZD1，二極管D4、D5，電感L1以及三極管2N4401/2N3904等組成。電感L1的極限電流是由NCP1014的最大電流來限制。由于D5與D4的壓降相同，所以C3能很好的跟蹤輸出電壓變化，在ZD1與三極管對FB的控制下，調(diào)節(jié)穩(wěn)定輸出電壓。

電路設計要點

1. 續(xù)流二極管D5，線路在連續(xù)或者不連續(xù)模式工作時，一般選擇超快恢復二極管。UF4005/MUR160屬于超快恢復二極管，能滿足上述兩種工作模式的需要。如果使用快恢復二極管，因反向恢復時間為幾百ns，除產(chǎn)生上升沿很高的尖峰電流使轉(zhuǎn)換周期提前結(jié)束，使輸出無法達到穩(wěn)定狀態(tài)，而且過高的尖峰電流會產(chǎn)生的損耗和電磁干擾問題。
2. 反饋二極管D4，反饋二極管D4可選用廉價的整流管，如1N4005型整流管或者MUR160等，但最好采用玻封管，這種管子的反向恢復時間較短。此外，應保證D4和D5的正向壓降相等。
3. 電感L1，推薦L1采用帶鐵氧體磁芯的電感，以降低成本并減小音頻噪聲。L1的電感量應大于或等于設計值，所能承受的有效值電流也要留出一定余量。此設計為采用為市場上常用的普通工字型電感，標準設計值為1.16mH(1.0v/1.0kHZ).如果希望電路能有較強的帶載能力，可以選擇Coilcraft型號為RFB0810−152，最大可以支持400mA的電流輸出。
4. 輸出級濾波電容C4,C4的主要作用是平滑濾波。鑒于輸出的紋波電壓與C4的等效串聯(lián)電阻(ESR)呈函數(shù)關系，因此，要盡量選擇低ESR的電容。
5. 反饋穩(wěn)壓二極管(ZD1)和電阻(R1，R2)以及三極管Q2和電容C3、C4。C3、C4過大，影響空載和待機損耗；過小，反饋環(huán)路不穩(wěn)定，根據(jù)實驗結(jié)果，C3選擇為3.3uF-10uF；C4為220pF左右。Q2為較常用的NPN三極管,如2N4401/2N3904等。R1、R2影響輸出的精度,可以選擇220±5％的電阻。

演示板描述

1)電路板布局，此設計為單層電路板，下層是銅鉑，上層是絲網(wǎng)印刷面，演示板PCB如圖2，電路板尺寸為45.9mm×20.1mm。圖3是實物圖。

圖2：非隔離開關電源電路演示電路板

圖3：非隔離開關電源電路設計實物圖

2) 測試報告。

A. 基本功能測試(常溫下老化30分鐘)，見表1。

表1：基本功能測試報告

B. 輸出在輕載和滿載時過沖與下降波形。

測試結(jié)果：在空載和帶載情況下，輸出電壓過沖小于±10%(如圖4)

圖4：輸出在輕載和滿載時過沖與下降波形

C. 表2列出了開發(fā)所需要的物料清單。

表2：開發(fā)所需要的物料清單。

結(jié)束語：

　　安森美半導體是全球高性能電源解決方案的領先供應商，NCP系列單片開關電源管理芯片為各種中小功率的各種電源提供了解決方案,具有性能先進、使用靈活、電路簡單、成本低廉等優(yōu)點。

供稿：深圳富友勤電子有限公司，安森美半導體