UL12A,US21A系列机型 电源应用说明书 UL12A系列机型电源部分电路图 US21A系列机型电源部分电路图 UL12A电源相关参数 输入电压 (130V-264V) 效率 待机功率W (不包括消磁） 264V 84.1% 1.4 220V 84.5% 1.2 160V 85.1% 1 130V 84.5% 0.93 US21A电源相关参数 输入电压 (130V-264V) 效率 待机功率W (不包括消磁） 264V 86.1% 1.5 220V 86.6% 1.4 160V 85.4% 1.2 130V 82.9% 1.1 输出端 正常工作 待机 +B 135V 36.5 +B/3 51V 9.5 12V 11.7V 2.7 伴音 26V 5.3 3.3V(二次变换所 得电压，给CPU供 电） 3.59V/44mA 3.33V/39mA 5V（二次变换所 得电压） 4.99V/10mA 4.89V/17mA 输出端 正常工作 待机 +B 106V 33V +B/2 53V 10.5V 12V 12V 3.3V 伴音 14V 4.8V 3.3V(二次变换所 得电压，给CPU供 电） 3.55V/42mA 3.35V/38mA 5V（二次变换所得 电压） 5.26V/7.5mA 5.16V/3.8mA UL12A，US21A系列机型所用电源分别是用Fairchild公司的电源芯片FSCQ0765RT和 FSCQ1265RT开发而成. 该系列芯片有以下特点： • 最佳准谐振变换器 • 先进的脉冲工作模式，使待机功耗小于1W（不包括消磁电阻功耗） • 逐脉冲电流限制（FSCQ0765RT：5A， FSCQ1265RT：7A） • 过负载保护（OLP）--自启动 • 过电压保护（OVP）--自启动 • 异常过电流保护（AOCP）--锁定 • 内部过热停止（TSD）--锁定 • 欠压停止（有滞回区间） • 低启动电流（典型值25uA） • 低工作电流（ FSCQ0765RT：4mA， FSCQ1265RT：6mA） • 内部集成高压场效应晶体管 • 内置软启动（20ms） • 延时谐振开关可实现宽负载范围 下面我们围绕FSCQ0765RT,介绍UL12A电源的工作原理,US21A的电源工作原理与之相同. 引脚位置 引脚名称 引脚功能 1 Drain 功率MOSFET的“漏极” 2 GND 控制地和功率MOSFET“源极” 3 Vcc IC供电脚,提供IC启动和正常工作时所需电流 。 4 Vfb 反馈脚,与IC内PWM比较器反向输入端相连.通常光藕的集电极 接于该脚.为了稳定运行,该脚与地之间应接电容.当该脚电压超 过7.5V时,将触发过载保护功能关闭电源。 5 Sync 同步脚,内接在用于准谐振开关的同步检测比较器上.在常规谐 振运作时,同步比较器阈值为4.6V/2.6V.当延时谐振运作时,阈值 变为3.0V/1.8V。当该脚电压超过12V时，将触发过压保护功能 关闭电源。 • FSCQ0765RT各引脚名称及功能 功能描述: 1启动: 图1是典型启动电路和变压器辅助绕组 供电电路。FSCQ0765RT正常工作之 前只消耗启动电流（典型值25uA）， 交流线通过电阻Rstr给接在Vcc脚上的 电容Ca1充电。当Vcc达到启动电压 15V(Vstart)时，FSCQ0765RT开始开 关动作，此时消耗的电流增至4mA， FSCQ0765RT进入正常工作状态后， 变压器辅助绕组提供FSCQ0765RT消 耗的能量。为了确保IC的稳定运行， Vcc具有6V滞回区间的欠压停止功能， 如图2 2同步： FSCQ0765RT使用准谐振开 关技术来降低开关噪音和损 耗。如图3所示， 在MOSFET的“漏极”和“源 极”之间接有一个谐振电容 （Cr），该电容可以降低漏 极电压上升斜率，从而减 少 MOSFET关断时导致的 EMI干扰。为了减小 MOSFET开关损耗， MOSFET应该在漏极电压降 至最低点时开通，波形如图 4： 如图3所示， 漏极最小电压是通过间接监 测Vcc绕组电压而得。在正常工作期间，为 了避免触发“过压保护”，由电阻Rsy1和 Rsy2分得的同步信号峰值电压Vsypk应当 小于“过压保护”电压（12V），通常设置 Vsypk比“过压保护”电压低3-4V。为了监测 MOSFET导通的最佳时刻，同步电容 （Csy）应当取合适的值从而使TR与TQ相 等，如图5。TR与TQ计算方法如下 其中，Lm是变压器初级电感，Ns和Na 分别是输出绕组和Vcc绕组的线圈数。 VFo和VFa分别是输出绕组和Vcc绕组 二极管正向压降。Ceo是MOSFET的内 部电容与外部电容Cr之和。 • 通常，准谐振变换器在宽负载范围 应用时有一定的局限性，随着负载 的减小开关频率会上升，在轻载条 件下造成严重的开关损耗。为了克 服这一缺点，FSCQ0765RT具有延 时谐振功能，图6为常规谐振模式 与延时谐振模式的转化过程。 • 在常规谐振状态下，随着负载减轻 开关频率上升，当频率超过90kHz 时进入延时谐振状态。如图7，当 漏极电压第二次达到最小值时 MOSFET导通，从而降低了开关频 率。一旦FSCQ0765RT进入延时谐 振状态，第一个同步信号被忽略， 同步信号阈值由4.6V/2.6V分别变为 3V/1.8V，MOSFET的导通时刻与 第二个同步信号同步。随着负载的 加大，当开关频率降至45kHz的时 候，FSCQ0765RT重新回到常规谐 振状态。 3反馈： FSCQ0765RT采用电流型 反馈模式，如图8。通常用 一个光藕（如HPC92- 2CP）和分流稳压器 （TL431）来组成反馈网 络。反馈电压与Rsense两 端电压加一个偏置电压的 和相比较，就可以控制开 关占空比。当TL431的参 考端电压高于内部参考电 压2.5V时，流过光藕的电 流就会变大，这样就拉低 了反馈脚电压从而减小了 占空比。这种状况出现在 输入电压增高或者负载减 小的情况下。 4保护电路： FSCQ0765RT集成有“过载保护” （OLP），“过压保护” （OVP）。OLP和OVP都属于自 启动保护模式。 自启动保护模式： 一旦检测到故障状态，开关停 止，MOSFET保持关断状态。这 将导致Vcc下降，当Vcc低于9V 时，保护状态被重置， FSCQ0765RT只消耗启动电流 （25uA），此时启动电阻给Vcc 电容充电，当Vcc达到启动电压 15V时，FSCQ0765RT重新进入 正常工作状态。如果故障因素没 有排除，MOSFET再次关断， Vcc再次降至关断电压。如果故 障因素没有排除，MOSFET将通 过这种方式交替进行开关动作和 关断动作。如图9 过负载保护（OLP）： 过负载是因某种预料之外的情况而导致负载电流超过正常水平，在这种情况下需触发 过负载保护功能来保护电源 因为FSCQ0765RT具有逐脉冲电流限制功能，通过MOSFET的最大电流是一定的，所 以最大输入功率受到输入电压的限制，如果输出功率超过此最大功率，那么输出电压 就会比正常设定电压低，这将减小流过光藕的电流，此时反馈电压（Vfb）会上升（参 考图8），如果Vfb超过2.8V，D1截止，5uA的电流源开始缓慢给CB充电至Vcc。在这 种状况下，当Vfb升高到7.5V时，开关动作停止，如图10，在5uA充电电流条件下，电 容CB由2.8V到7.5V所需时间就是过载保护的过程时间。 过压保护（OVP）： 如果次级反馈电路因为故障或者虚焊造成反馈回路开路，使流过光藕的电流接近于0。 Vfb就会以类似于过负载状态时的方式爬升，导致IC以预置的最大电流供给电源。因为 提供了过量的能量，输出电压就会超过额定值，在触发过载保护之前，过高的输出电 压可能会损坏次级的元件，为防止这种情况发生，就需要过压保护功能。通常，同步 信号的峰值电压与输出电压是成比例的，FSCQ0765RT利用同步信号代替直接检测输 出电压。如果同步信号超过12V，就会触发过压保护功能关闭电源。为了避免在正常工 作时过压保护误动作，同步信号的峰值电压应当设计成低于12V。 5脉冲工作模式（待机）： 为了降低待机功耗，FSCQ0765RT具有脉冲工作模式，一旦 FSCQ0765RT 进入脉冲模式，输出电压和工作频率都会降低，图11是实际待机电路简图 正常工作时： Q840的b极输入低电平，Q803饱和导通，Q802 截止，此时流过光藕发光二极管的电流就是流 过TL431的电流，+B电压是受控的。图中+B/2 是从变压器+B绕组的一半处抽头的电压输出 点，正常工作时该点电压约53V 待机时： 图12为脉冲工作模式时的波形。Q840的b极输 入高电平，Q803截止，此时，Q802就介入反 馈网络中。Q802的b极电压Vb是由+B/2经过 R815，ZD812，R811三个元件分压后得到。 刚接到待机信号时，Vb比较高使Q802饱和导 通，TL431被短路，流过光藕的电流变大， FSCQ0765RT的反馈脚电压Vfb被拉低迫使 FSCQ0765RT停止开关动作，如果停止开关时 间超过1.4ms就会进入脉冲工作模式。因为停 止了开关动作，+B/2处的电压开始下降，Vb也 会随之下降，Q802进入放大区，随着Vb变小 流过光藕的电流也变小，而反馈脚电压Vfb逐渐 增大，当Vfb升高到0.4V时，FSCQ0765RT恢 复开关动作，此时流过MOSFET的电流峰值为 IC本身预先设定的0.9A。脉冲开关动作持续 1.4ms后，FSCQ0765RT停止开关动作并且检 测反馈脚电压，如果反馈脚电压低于0.4V， FSCQ0765RT继续保持停止开关动作状态直到 反馈脚电压达到0.4V。如果反馈脚电压高于 0.4V，FSCQ0765RT进入正常工作模式。在脉 冲模式时，可以将+B/2端的电压当成受控电 压，Q802的作用与正常工作时TL431的作用类 似。 THE END！ THANKS YOU 2005/12/23