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新型组合式COOLMOS器件在开关电源中的应用研究

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:COOLMOS ICE2A165/265/365是Infineon technologies 公司推出的系列PWM+MOSFET二合一芯片,其突出特点是由其组成的开关电源,在市电电网中工作时,无需外加散热器即可输出20~50W的输出功率;且能自动降低空载时的工作频率,从而降低待机状态的损耗;同时还具有过、欠压保护、过热保护、过流保护以及自恢复功能,因而在中小功率开关电源中有着广泛的应用前景。

    关键词:COOLMOS;PWM;开关电源;功率器件

1 主要特点

Infineon Technologies 公司的ICE2A165/265/365系列芯片是新型COOLMOS器件,该器件是PWM控制器和MOSFET开关管组合为一体的功率器件,它的主要特点如下:

●FET耐压为650V,导通电阻低;

●无需散热器即可输出较大的功率;

●具有过、欠压保护、过热保护、过流保护和自恢复功能;

●待机状态及空载时能自动降低工作频率,从而降低损耗;

●最低工作频率为21.5kHz,可以避免可闻噪声;

●电路结构简单,所需外部电路元件少,可大大减少开关电源的体积和重量,提高系统的可靠性。

由于ICE2A165/265/365系列芯片具有以上诸多特点,因而可广泛用于中、低功率的开关稳压电源中。使用该芯片不仅电路组成简单,而且可靠性很高,所以在中、低功率电子设备中有着广泛的应用前景。

2 引脚功能

ICE2A 165/265/365采用双列直插式结构,其封装形式为DIP-8,现将各管脚功能说明如下:

1脚:软启动设置端,设计者可通过改变外围电路参数自行设置所需的软启动时间。

2脚:反馈信号输入端,在启动瞬间,通过输出取样电路可控制光耦的输出电流,从而改变反馈信号的大小,进而控制PWM控制器的输出占空比。该器件的最大输出占空比为0.72。

3脚:MOSFET工作电流检测端,该器件可对输出电流的大小进行实时监测,以便在输出电流过大时切断PWM信号的输出,从而实现过流保护。

4、5脚:为MOSFET的漏极。

6脚:空脚。

7脚:内部PWM控制器供电电源端,输入电压范围为+8.5~+21V。

8脚:电源地。

3 45W/15V开关电源的设计

采用COOLMOS ICE2A165/265/365 组成的开关电源的原理电路如图1所示。该电路的设计要求是:

输入电压:AC 85V~AC 265V50Hz;

输出电压:+8V~+15V;

输出电流:3.0A。

下面根据设计要求,给出图1所示电路的主要元件的设计方法。

3.1 电流检测电阻的选择

根据设计要求,如选择ICE2A365为核心控制器件,可通过将COOLMOS器件设定在输出功率的上限,然后通过取样电阻R7设定电流的最大值。由于R7接在MOSFET的源极,因而可检测MOSFET的工作电流。由于要求R7 Idpeak≤1V,因此,在Idpeak为3.0A时,R7可选在0.33Ω以下。

3.2 脉冲变压器的设计要求

脉冲变压器的初级电感(即励磁电感)Lm中的电流与电压的关系近似为:

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