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1. 引言 很多電器設備在不使用時，仍繼續耗電。如電視機在待機狀態通過遙控器能使其啟動，但在待機狀態需要消耗能量；又如某些電器在空載狀態下，只要將其插入電源插座中就耗電。單一設備的耗電量微不足道，但千家萬戶的家電日積月累，耗電量就相當可觀。據報道，美國家用電器待機狀態的用電費用每年超過10億美元。德國聯邦環境局調查顯示，備用電源的耗電量占電費的10％，電能消耗達200億kWh，超過柏林全市全年的用電量總和。由此可見，降低開關電源待機時的功耗，是一項具有重要意義的節能措施。 2. TEA1501的組成及特點 TEA1501采用8腳DIP封裝，其中第7腳未用，引腳圖如圖1所示。TEA1501主要由電源電路、啟動電流源、參考單元、開/關數據單元、超溫與過壓保護電路、調制器、開關振蕩器、猝發脈沖串振蕩器、計數器、柵極驅動器、功率開關、初級電流比較器、電源電流跟蹤電路和前沿消隱電路組成，如圖2所示。 TEA1501的引腳功能如表1所列。 TEA1501的主要特點如下： ●在90～276VAC輸入電壓下離線工作； ●外部元件少，電路簡單； ●為在0.25s內快速啟動，內部集成了高壓啟動電流源； ●內部含有650V、0.25A功率開關MOSFET； ●SMPS的初級峰值電流可編程調節； ●開/關功能替代昂貴的主開關。 ●在關斷狀態下，電流典型值約40μA； ●輸出功率范圍從0.1～3W； ●初級峰值電流逐周控制； ●過電壓保護(OVP)； ●欠電壓閉鎖(UVLO)； ●過熱保護(芯片關斷點溫度為140℃)。 3. TEA1501功能簡述 TEA1501內含高壓功率開關(MOSFET)、高壓啟動電流源和低壓控制電路，只需外接少量的元件，就可組成低功率隔離式開關電源，如圖3所示。TEA1501工作于猝發(burst，即脈沖串)方式，在每個猝發周期內，輸出電壓被調整到所要求的數值。 3.1 開/關 TEA1501通過低壓開關開通和關斷，在關斷狀態下，IC內啟動電流源和功率開關將關斷。在開通狀態下，TEA1501為電源電容提供啟動電流。當電源電壓達到啟動電平(16V)后，功率開關(MOSFET)被觸發。 3.2 啟動 TEA1501利用精密啟動電流源啟動。啟動電流從Drn腳經啟動電流源流向Vaux腳，對Vaux腳上的電容充電。當Vaux腳電壓達到啟動門限后，啟動電流被關斷，反激變換器開始工作。該IC啟動之后，電流源的功耗為零。IC中功率開關啟動后，反激變換器通過輔助繞組對Vaux電容充電。 3.3 系統工作 反激變換器開始運行后，次級繞組Ns和輔助繞組Na得到能量，TEA1501以固定頻率和不變的峰值電流工作。變壓器各個繞組的磁通量變化相同，次級繞組和輔助繞組的電壓與其匝數比(Ns/Na)有關。次級電壓由輔助繞組的電壓控制。IC猝發工作模式通過高頻開關實現，直到Vaux電壓達到20V。當猝發振蕩結束時，TEA1501停止開關。下一個猝發振蕩周期開始后，IC又開始開關，重復新的周期。猝發振蕩器產生三角波信號，振蕩頻率由CBT和RRef數值決定。TEA1501對次邊負載發送恒定電壓，直到猝發占空比為40％。TEA1501在關斷、啟動和工作狀態下的相關波形如圖4所示。 3.4 數據傳輸 TEA1501具有數據傳輸功能。從變壓器次級到初級不需要光耦合器，增加次級負載即可實現數傳輸。傳送到變壓器次級和輔助繞組的功率與每個猝發周期內的初級電流脈沖數成正比。在每個猝發振蕩周期內，初級電流脈沖數被門限(Ndata)為56個脈沖的計數器計數。在Ndata門限被通過時，OOD腳上的箝位電壓從數據關閉電平被調節到數據開通電平。數據開通箝位電平可通過IC控制的主電源開/關輸入檢測，并一直持續到脈沖數低于Ndata門限以下及猝發脈沖串出現為止。 4. TEA1501的典型應用 TEA1501既可用作獨立的小功率開關電源控制器，也可為主開關電源作備用電源控制器。用TEA1501作備用電源控制器的開關電源實際電路如圖5所示。 開關S1、S2在不同狀態下的工作狀態如表2所列。 當開關S1閉合接通，TEA1501處于導通狀態時，LED電源指示燈亮。微處理器控制S2的狀態。當電源在待機狀態時，S2打開。TEA1501的OOD腳電平被1.3V的數據關斷電平箝位，低于TEA1504的開/關電平(2.5V)，TEA1504關斷。當開關S2接通時，TEA1501的輸出功率增加，使TEA1504啟動，電源進入正常工作模式。 在TEA1501控制的備用電源中，變壓器初級峰值電流主要由Src腳上的傳感電阻Rscr決定。Drn腳最大電流是0.25A，Rsrc最小值是2Ω。TEA1501的開關振蕩器頻率主要由參考電阻RRef決定。RRef取值范圍為24～62kΩ，fSW為20～50kHz。Bt腳外接電容CBt的最小值為3300pF，當fSW=50kHz時，猝發振蕩器頻率fburst=450Hz。開關振蕩常數KSW=0.67～1.00μs/kΩ(典型值為0.82μs/kΩ)，最大開關占空比Dmax=0.6～0.72(典型值為0.66)。猝發振蕩器振蕩因數Kburst=7.0～8.1(典型值為7.5)。 |
