范文一：分立元件式开关电源工作原理

分立式开关电源的工作原理

田翠萍

(TCL王牌电器(惠州)有限公司)

开关电源工作原理

2175EB彩电的电源是由分立元件组成的脉冲宽度调制的开关稳压电源，其原理电路图如图1所示。其开关工作与稳压原理如下:

整流滤波电路输出的300V直流电压，经启动电阻R803和R803A降压后加到开关管Q804的基极，使其获得正偏而开始导通。与此同时，电流通过脉冲变压器T802的初级绕组?-?，使反馈绕组?-?获得正反馈电压，给Q804基极提供正偏使之进一步导通，其集

?Q804集电极与发射极?R815 ?电极电流线性增大。电流通路为T802的初级绕组?-?

R804?整流桥负端。该线性增长的电流通过R804时产生左负右正的变化压降，该压降造成Q804集电极电流越大，R804左端的电压就越负。另一方面，取样绕组?-?上的电压，被D805整流和C811滤波后得到的直流电流，经过R808，Q801，R817之后也给Q802基极一个偏压。当加在Q802基极的这两个电压的代数和为某一负值时，Q802便开始导通，Q803也随之导通，使C810正极电位几乎下降到零，于是Q804截止。此时，初级绕组将Q804在导通时存储的能量传输给?-?、?-?、?-?绕组输出。

由于初级线圈间有分布电容C，该电容与?-?线圈构成谐振电路。在Q804截止时其P

振荡电流如图1中虚线所示。该电流通过线圈?-?时，在反馈绕组产生的感应电动势，使Q804继续维持截止。当振荡电流的方向发生变化时，在反馈绕组中产生电流方向为?-?，该电流注入Q804的基极，使它由截止转为导通。此时Q804集电极电流开始线性增大，并通过?-?绕组的正反馈作用，使Q804迅速饱和导通，并在初级绕组中储存能量。如此循环便产生了振荡。

当输出电压由于某种原因升高时，取样绕组?-?上的电压也随之升高，该电压经D805整流和C811滤波后，产生直流电压通过R805、UR801、R806分压加到Q801基极;该升高电压与发射极基准电压比较，使Q801集电极电压降低，此电压又经R817加到Q802基极，使得Q802基极电位降低，从而缩短了它的导通周期，降低了开关电源的占空比，使已升高的电压又降下来。反之，当输出降低时，通过上述调节过程作相反方向的调节，使降低的输出电压又提升起来，从而保持输出电压的稳定。

1

CP

图1 分立式开关电源电路图

2

范文二：分立元件在开关电源中的应用

分立元件在开关电源中的应用

电源有如人体的心脏,是所有电子设备的动力。但电源的形式不象心脏那样形式单一, 因为标志电源特性的参数有功率,电压,频率,噪声及带负载是参数的变化,在同意参数要 求的情况下,又有体积,重量,形态,效率,可靠性等指标,人可以按此去设计自己需要的 电源。

一般电力(如市电)要经过转换之后才能符合使用,转换的例子有:交流转换成直流, 用于各种低压电子设备,高压转换成低压,用于配电输送,直流转换成交流,用于便捷式产 品当中等。这一过程有人形象的说成:粗电“炼”为精电,只有精电才好使用。在这个过程 中,我们的电源转换器就是“炼炉” 。

按照一般的习惯,我们将电源分成以下:AC-DC (交流转直流)变换器, DC-DC (直 流转直流)变换器以及 DC-AC (直流转交流)逆变器。为了达到这些目的,实现的手段是多 样的。

在 AC-DC 变换中, 有线性电源 (Linear ) , 充电器 (Charger ) , 电源适配器 (Adapter ) , 普通的开关电源(SMPS )等形式出现 ; DC-DC 变换中,有开关电源(SMPS ) ,普通稳压器 (Regulator ) , 低压差稳压器 (LDO ) , 开关稳压器 (Switching regulator) ; 在 DC-AC 变换中, 有 UPS/EPS, 变频器 (Inverter for motor),高压条 (Inverter for CCFL backlight). 不管电源以何 种形式出现,都需要五个功能部分,输入电容,输出电容,开关管,整流管和功率变换部分 (变压器或者是电感) 。 而开关管和整流管都是以功率半导体的形式来出现的, 下面我将详细 阐述功率半导体元件在开关电源中的应用。

在开关电源中, 需要用到的分立元件有二极管 (diode ) , 以肖特基 (Schottky), 快恢复二 极管(Fast recovery diode ) , 稳压管(Zener Diode )为常用件。 作为功率部分的开关管以 MOS-FET 和功率三极管, IGBT 等为主导。另外还需要一些小信号的二极管,三极管做信号 处理,晶闸管 (Thyristor),可控硅 (Triac) 等作为 AC-DC 部分中的的启动电路等。为了帮助各 位更进一步的了解这些元件在电路中的作用和客户所关心的元件的性能,下面将介绍市场上 面最常用的开关电源中所使用到的分立元件的情况。

AC-DC 变换中开关电源案例

75W 以上, 200W 以下典型的开关电源电路(Above 75 Watts, below 200 Watts, typical schematic diagram of SMPS (Switching Mode Power Supply))

该电路主要是应用在 20英寸以上的 LCD-TV 或者是一些通讯设备当中, 满足系统复杂 的电源系统的要求,一次电源的多路输出简化了主板上面对多种电压的要求,从而降小了系 统主板上面的体积,降低了主板上面的电源成本等。从上面的电路中,我们先分析一下电源 的要求:

输入电压:85---265V ac (全球通用范围 )

输出电压:5V2.3A , 8V1A, 25V0.12A, +15V1A, -15V1A, inverter 部分输入功率

输出功率:

现在对上面的电路进行解剖,分析那些部分需要用到功率半导体元件:

输入整流部分:主要是使用桥堆, 小功率 (20W 以下) 的使用 4pcs 二极管来实现居多, 比如可以使用 ROHM 公司的 1SR139-600,市场常用型号为 1N4007

功率因数校正(PFC )部分:主要由一个 PFC 控制芯片, 1pcs MOS-FET, 1pcs Diode和 一个功率电感组成,在 PFC 控制芯片方面 INFINEON 有 TDA4863可以实现, MOS-FET 主 要是采用漏源击穿电压(V DS )为 600V 之系列,漏极电流(I D )的大小由开关电源的输出功 率来决定,一般是 3A 以上,主要原因是带 PFC 电路的开关电源的输出功率都在 75W 以上, 因为国家相关法律规定 75W 以下的可以不带 PFC ,比如 INFINEON 的 SPP07N60C3, ROHM公司的 RDX045N60, RDX06N60和 RDX100N60等。同时还需要一个快恢复的开关二极管, 这个二极管的要求主要是对反向击穿电压要求比较严格,很遗憾,目前 ROHM 没有能够做 到反向击穿电压能够达到 600V 的, 目前只有 400V , 所以不能满足 PFC 部分整流, 如果客户 有相关需要,可以找我们 PHILIPS 产品线的同时, PHILIPS 有比较多的此类产品。

功率开关部分:这部分电路主要包括两部分, 一是 PWM 控制部分, 另外就是功率半导 体,比如 MOS-FET , IGBT 等。针对功率开关电路部分,有一些厂家将 PWM 控制部分与 开关管集成在一个 IC 上面,比如 INFINEON 公司有 ICE3AXXX 系列, PHILIPS TEA152X 系列产品,这些主要是针对小功率电源。 一般情况下,只要电源的输出功率超过 40W ,很 少厂家会采用前面这种 PWM 与 MOS-FET 集成在一体的芯片,尽管很多公司有很多此类产 品 e.g. ICE3A3065P (62W). 主要原因是散热条件不好,不便于产品增加输出功率要求,另外 就是价格高。 所以在这里我主要讨论 PWM 芯片外置 MOS-FET 的形式去实现功率开关。 首先我们要稍微了解一下 PWM 芯片的类型:反激式 /正激式控制芯片 (中小功率) , 半 桥 /推挽控制芯片(中功率) ,全桥控制芯片(大功率)三大类,在我们上面的图中,可以很 明显的看出他的 PWM 需要一个能够支持反激式拓扑结构的控制芯片,比如 INFINEON 的 TDA4863, PHILIPS 的 TEA1506等就可以实现。 这些芯片有一个共同特点, 那就是它在实 现功率变换的情况下只需要一个 MOS-FET , 而半桥电路, 推挽电路需要 2pcs, 全桥则需要 4pcs, 为了方便各位更好的了解这些电路对 MOS-FET 的具体要求,请参考下表

V in 是指最大输入直流电压

通过上面这个表格,我们就可以在 ROHM/INFINEON/PHILIPS的产品中选择好相关的 参数的产品推广给我们客户。

整流(Rectifier )部分:传统的整流方式还是利用二极管的正向导通,反向截止的特性 来实现。就想我们上面的图中所表示的一样。每路输出都有变压器的一个绕组,再由一个二 极管整流,滤波之后得到相应的直流输出电压。因此,我们在和客户沟通的时候,不仅需要 了解客户所设计电源的功率大小,还需要了解客户所设计的电源的每路输出情况。比如客户

需要做一个两路输出的电源, 分别为 5V10A 和 12V2.5A , 这样我们可以找两个相应的整流二 极管来实现客户的要求,针对 5V10A 这组电源,我们可以推广 ROHM 公司的 RT215T-40(20A45V ) 或 者 RT225T-60(30A60V ) 等 , 针 对 12V2.5A 这 组 , 我 们 可 以 推 广 RT095T-90(6A100V)或 RT085T-90 (10A100V)等, 一般选择二极管的规律就是二极管的反向电 压为输出电压的 5倍以上,正向导通电流为输出电流的 3倍以上就比较合适 。另外针对现在 很多系统需要低压大电流的电压来供电,很多客户会在输出部分采用同步整流来实现,而实 现同步整流的方法有两种:一是直接利用 MOS-FET 来实现,另外就是采用专用芯片加 MOS-FET 来做, 不管怎么做, 他们都需要 MOS-FET , 而这个使用 ROHM 的很多低压 MOS-FET 就可以派上用场,比如很多单 N-CH 或者是双 N-CH 漏源击穿电压为 30V ,漏极电流较大的 产品就可以推广给客户去测试测试。

另外, 由于变压器漏电感的存在, 变压器在高频开关的情况下, 会产生很大的励磁电流, 由于 MOS-FET 是工作在硬开关的情况下,相应的尖峰电压随即产生,为了减少 MOS-FET 的“工作压力” ,在大部分情况下,我们会增加一个吸收回路,一般采用 RCD 钳位电路去实 现,在这个过程中,我们可以推广一个快恢复二极管给用户 。

在 AC-DC 变换中,还有我们一些传统的线性电源,他的主要结构是通过工频变压器将 220V50Hz 的交流电压转换成我们所需要的低压,这个低压的频率仍然为 50Hz ,属于一个低 压交流,在客户要求直流电压不是很精确的情况下,可以直接利用二极管整流,电容滤波之 后直接输出,如果要得到输出精度较高的直流输出电压,需要在前面的基础之上增加一个三 端稳压器,比如 ROHM 的 BA78MXXCP , BA78MXXFP , BA78XXCP , BA78XXFP 等。

电源适配器 (Adapter)的电路结构和开关电源的电路差不多, 只不管电源适配器输出的电 压组数 /路数要少一点,一般是单路输出,另外就是对元器件的体积要求更加严格,要求性能 好,体积小的元器件。

充电器(Charger )是电源中的一个特例,他不仅需要一个完整的开关电源电路,而且 需要增加电池保护电路。 这个保护电路有人使用单片机来设计, 也有人采用专用的充 /放电 IC , 更有人直接采用分立元件来制作,但是不管怎么样,他们都需要一些做检测电路,我们可以 推广 ROHM 的小信号三极管, MOS-FET 来处理这个电路中的信号处理部分,可以推广一些 稳压管供客户做电压取样用,推广大低压大电流 MOS-FET 做充电 /放电主电路(需要 2pcs N-CH MOS-FET, 一个控制充电,一个控制放电)用等。

DC-DC 变换部分

随着能源的紧张, 人们希望降低电子设备的功耗, 要实现这个目标,

各芯片厂家总是推

出越来越低的工作电压的芯片,比如在 2004年, INTEL 就推出 1.8V 工作电压的 CPU ,工作 电压在 2.5V ,3.3V 的芯片已经成为便捷式产品中的主流, 比如手机, 笔记本电脑, PDA , MP3, MP4等产品, 其主芯片和主要的功能芯片都采用低电压芯片, 这些芯片的广泛使用为 DC-DC 变换作出了巨大贡献。为了实现 DC-DC 变换,获取不同的输出电压,现在我们简要分析一 下这些获取途径:

升压方式 (输出电压大于输入电压) :比如输入电压为 5V , 要求得到输出的电压为 12V , 这个时候就需要一个升压电路, 如果客户对输入输出电压不需要隔离, 而且 12V 的负载电流 大于 50mA, 实现这个功能就需要做一个独立的 DC-DC 电路, 一般的实现方式是采用下面这 个 booster 结构来实现,示意图如下:

图中, Q 代表功率开关部分, D 代表输出整流部分

功率开关部分, 一般由一个 PWM 芯片和一个功率元件 (MOS-FET or Transistor) 组成。 比如可以采用 ROHM 公司的 BD9300作为 PWM 控制芯片, 外置一个功率管, 可以是三极管 2SC4672也可以是 MOS-FET RSS xxx N03系列的 N-CH 的管子等。

整流部分一般是用二极管来实现,在这方面 ROHM 的肖特基(SBD )二极管可以派上 用场了,比如 RB160M-40, RB050L-40等。

另外就是 ROHM 的胆电容也可以放到电路中 Cf 的位置,漫漫体会吧,也许会有新发 现!

降压方式(输出电压小于输入电压) :

1 比如输入电压为 3.3V~4.2V, 输出电压为 2.5V ,输出电流比较小的情况下, e.g. 100 mA, 我们的生意机会就是采用 LDO , BH 口口 FB1WG , BH 口口 FB1WHFV 等。采用 LDO 的场合主要是集中在输入电压比较稳定,并且与输出电压差值不大的情况下, LDO 的 优势就比较明显,但是在整个电压变换过程中,一直遵循输入电流等于输出电流这个原则, 变换效率为输出电压与输入电压之比

2 当输入电压与输出电压之间的差值比较大的情况下,实现电压变换有两种形式:一个就是采用我们传统的三端稳压器, 另外就是采用开关式的 DC-DC (简单的说就是带开关 的 LDO ,注意区分不是带 Standby 的 LDO )

在这里主要讲述 DC-DC 部分, 这中电路主要应用在输入电压与输出电压之间的差额较 大,通常大于 3V , 输出电流比较大,比如要求 500mA 或者以上, PCB 上面的空间比较小, 而且客户对效率要求比较高,换句话就是要求温度比较低的情况下,采用开关稳压器的优势 比较明显,现在我将这个开关稳压器的示意图表示如下:

和升压电路一样, Q 同样代表功率开关部分, D 为续流部分。

功率开关部分, 包括 PWM 控制和功率开关两部分, 现在在很多场合, 一般都将这 PWM 控制芯片和功率开关集成在一起,以一个单独的元件出现,这样做的主要目的是节约成本, 缩小体积。 目前, ROHM 公司在这方面的 IC 主要有:BD9701FP , BD9701CP-V5, BD9703FP , BD9703CP-V5, BD9702CP-V5, BD9001F , BD9778HFP , BD9781HFP 等应用与 LCD-TV , LCD-Monitor, 通信系统,汽车电子等场合,和 BD9106FVM , BD9109FVM , BD9120HFN , BD9107FVM , BD9110NV 等应用在便捷式产品中。

DC-DC 变换中以开关电源形式出现的情况也比较多, 但是原理和 AC-DC 变换中开关电 源一样,使用的元器件的形式一样,只不过它对原器件的电压应力相对小一点。

DC-AC 逆变部分

在市场上面能够看到以 DC-AC 逆变形式主要有:UPS/EPS, 变频器 (Inverter for motor), 高压条 /板(Inverter for CCFL backlight)等。 UPS/EPS,变频器这些产品中主要是利用单片机 来实现起控制部分,用一些高压大电流的 MOS-FET , IGBT 等实现功率开关,现在我主要阐 述低压转高频高压的高压板(inverter for CCFL backlight) 。目前市场上面主要采用的方式有 半桥,全桥和推挽的形式来制作,实现驱动 CCFL 灯管。下面是这三种拓扑结构的概述。

通过上面的电路示意图,我们可以看到半桥和推挽的电路比较简单,使用的电子元器 件数量相对较少,全桥电路相对比较复杂。对功率 MOS-FET 的要求可以参考开关电源部分 的指标,半桥对 MOS-FET 的漏极电流要求大一点,推挽电路结构对 MOS-FET 的漏源击穿 电压要求高,是半桥对 MOS-FET 漏源击穿电压的 2倍,输入电压的 3倍(一般情况下) 。全 桥电路对 MOS-FET 的漏源击穿电压和半桥电路一样, 只要漏源击穿电压大于输入电压的 1.5倍就可以, 但是为了芯片设计简单, 很多芯片厂家所设计的驱动芯片都要求 P-CH 的 MOS-FET 作为功率开关, PHILIPS 公司所推出的 UBA2072例外,主要是因为它采用了双 -半桥式拓扑 结构来做全桥驱动电路,所以 UBA2072的外置 MOS-FET 只需要 N-CH MOS-FET。 为了便于各位更好的了解 inverter 上面的 MOS-FET , 小信号的三极管以及二极管, 大 家可以把精力放在我们的 MOS-FET , DTC , DTA 系列的三极管上面, 当然象 infineon, philips的二极管, BA V99也一个很好的生意机会, 一般每个灯管需要 2pcs BAV99, e.g. 16lamp inverter使用到的 BA V99可以可以到达 32pcs, 总价不比 IC 低多少。 另外就是 MOS-FET 的配置情况,一般如下:

在实际的应用中, 客户的要求总是千差万别的, 很少有人会直接用其中的一个模块,

而是在一个电源板上面集成了 AD-DC , DC-DC (普通电源板) ,或者是 AC-DC , DC-AC (LCD-TV Monitor 二合一电源板) , 或者是 DC-DC , DC-AC (车载液晶产品)等。但是针 对我们产品的特点,并特别是 DC-DC 变换部分,直接推广到终端客户会比较受欢迎。

最后简要介绍一下各分立元件中客户比较关心的性能指标:

Transistors 三极管

MOS-FETS 场效应管

Diodes 二极管

N-CH

P-CH

Thyristors 晶闸管

IGBTS 绝缘栅双极晶体管

The end

Aug.7th , 2006

Colin

范文三：三种分立元件开关电源电路的比较_北京张纯学

电子产品与器件版

电子报 /2003年 /11月 /09日 /第 013版 /

三种分立元件开关电源电路的比较 北京 张纯学

采用集成电路的开关电源已越来越多。早 期彩电、 录像机多用将开关管集成在控制电路 内的 开 关 电 源 厚 膜 电 路。目 前 , 则 多 采 有 U C3842、 TDA4605、 TOP @@@和专 用集成电 路等 , 这类开关电源性能良好。但是 , 对于电子 技术爱好者来说 , 分立元件开关电源是必须掌 握的一项技术 , 包括对原理的理解 , 对电路性能 的了解和自制电路等 , 这样有助于修理各类开 关电源。

笔者对三种分立元件的开关电源进行了制 作和试验 , 电路如图 1、 图 2和图 3。

图 1是上个世纪 70~80年代应用较多的 开关电源电路。由于当时没有光电耦合器 , 为 了实现次级电压变化对初级电压的调整 , 同时 实现对市电的隔离 , 次级有一个取样控制绕组。 该绕组的输出经过整流、 滤波后 , 再经过取样放 大 , 去控制初级的调整管 , 以实现对次级输出电 压的稳 定控制。典型 的三洋 83P 彩电机心 电 源就属于这种电路。

这种开关电源电路带负载能力比较强 , 稳 压性能也比较好。缺点是次级多了一个绕组 , 因而 , 在光耦出现后 , 就改进为图 2的电路。 图 2的电路在早期的显示器、 录像机中应 用较广。实际应用的电路都比这个电路复杂 , 增加了一些元件。这个电路经笔者试验 , 性能 还是很好的。由于都是分立元件 , 业余制作印 刷板比较容易一些。

该电 路 带 负 载 能 力 很 强 , 由 于 采 用 了 T L431, 故稳压精度也较高。对于制作 30W ~ 40W 的替代电源 , 这个电路比 较理想。例如 , 很多早期采用变压器电源的放像机、 黑白电视 机 个电路制作的电源即能大大改进电源电压的适 应范围。制作中笔者发现 , 适当选择图 2中 R5的阻值 (数 k 8到数十千欧 ) 能消除开关变压器 的 /吱吱 0叫声。另外 , 开关电源做好后 , 一定要 用金属屏蔽盒屏蔽 , 否则 , 会对电器产生不利影 响。再有 , 比较正规的开关电源在次级输出端 都会并联一个起钳压作用的稳压二极管 (稳压 值比正常输出电压高几伏 ) , 如果控制电路出故 障时 , 次级输出电压异常升高 , 二极管会被击穿 短路 , 迫使开关电源不工作 , 以保护负载。笔者 在电路图中没有画出这个稳压管 , 实际制作时 最好加上这个稳压二极管。

图 3的电路在近几年的 5电子报 6中介绍较 多 , 主要应用于手机充电器。这种电路的特点 是简单、 容易制作、 对器件要求不高 , 而且一装 就成。它的最大缺点就是稳压性能和带负载能 力差 , 只能应用在小电流 (几百毫安 ) 、 稳压要求 不高的场合。如果需要稳压可采用三端稳压器 来实现。

笔者曾做过试验 , 用相同的开关管 (8N90) 和开关变压器 (EI30) 制作图 2和图 3的电路 , 前者能使放像机正常工作 , 后者则在磁带加载 时 (此时工作电流较大 ) 就关机。三种电路的简 单比较见附表。

电路图中元器件的数据 , 都是笔者经过实 验证明的。以笔者的愚见 , 对于开关电源 , 一定 要实际制作 , 才能知道一种电路能否正常工作 , 而仅凭看着电路图分析就下结论 , 纸上谈兵 , 有 时可能会犯错误。例如 , 图 3中的 D5, 若照理 论分析 , 是不 能采用 1N4007的 (高频 工作状 态 ) , 但实际中用 1N4007却能正常工作。这与 ,

管若使用普通整流二极管 , 就会发热 , 并很快烧

坏。

范文四：研究报告分立元件在开关电源中的应用

分立元件在开关电源中的应用

电源有如人体的心脏，是所有电子设备的动力。但电源的形式不象心脏那样形式单一，因为标志电源特性的参数有功率，电压，频率，噪声及带负载是参数的变化，在同意参数要求的情况下，又有体积，重量，形态，效率，可靠性等指标，人可以按此去设计自己需要的电源。

一般电力(如市电)要经过转换之后才能符合使用，转换的例子有:交流转换成直流，用于各种低压电子设备，高压转换成低压，用于配电输送，直流转换成交流，用于便捷式产品当中等。这一过程有人形象的说成:粗电“炼”为精电，只有精电才好使用。在这个过程中，我们的电源转换器就是“炼炉”。

按照一般的习惯，我们将电源分成以下:AC-DC(交流转直流)变换器，DC-DC(直流转直流)变换器以及DC-AC(直流转交流)逆变器。为了达到这些目的，实现的手段是多样的。

在AC-DC变换中，有线性电源 (Linear)，充电器(Charger)，电源适配器(Adapter)，普通的开关电源(SMPS)等形式出现; DC-DC变换中，有开关电源(SMPS)，普通稳压器(Regulator)，低压差稳压器(LDO)，开关稳压器(Switching regulator); 在DC-AC变换中， 有UPS/EPS， 变频器(Inverter for motor)，高压条(Inverter for CCFL backlight). 不管电源以何种形式出现，都需要五个功能部分，输入电容，输出电容，开关管，整流管和功率变换部分(变压器或者是电感)。而开关管和整流管都是以功率半导体的形式来出现的，下面我将详细阐述功率半导体元件在开关电源中的应用。

在开关电源中，需要用到的分立元件有二极管(diode), 以肖特基(Schottky), 快恢复二极管(Fast recovery diode), 稳压管(Zener Diode)为常用件。 作为功率部分的开关管以MOS-FET和功率三极管，IGBT等为主导。另外还需要一些小信号的二极管，三极管做信号处理，晶闸管(Thyristor)，可控硅(Triac) 等作为AC-DC部分中的的启动电路等。为了帮助各位更进一步的了解这些元件在电路中的作用和客户所关心的元件的性能，下面将介绍市场上面最常用的开关电源中所使用到的分立元件的情况。

AC-DC变换中开关电源案例

75W以上，200W以下典型的开关电源电路(Above 75 Watts, below 200 Watts, typical

schematic diagram of SMPS (Switching Mode Power Supply))

Inverter

该电路主要是应用在20英寸以上的LCD-TV或者是一些通讯设备当中，满足系统复杂的电源系统的要求，一次电源的多路输出简化了主板上面对多种电压的要求，从而降小了系统主板上面的体积，降低了主板上面的电源成本等。从上面的电路中，我们先分析一下电源的要求:

输入电压:85---265Vac (全球通用范围)

输出电压:5V2.3A, 8V1A, 25V0.12A, +15V1A, -15V1A， inverter部分输入功率

输出功率:

现在对上面的电路进行解剖，分析那些部分需要用到功率半导体元件:

输入整流部分:主要是使用桥堆，小功率(20W以下)的使用4pcs二极管来实现居多，比如可以使用ROHM公司的1SR139-600，市场常用型号为1N4007

功率因数校正(PFC)部分:主要由一个PFC控制芯片，1pcs MOS-FET, 1pcs Diode和一个功率电感组成，在PFC控制芯片方面INFINEON有TDA4863可以实现，MOS-FET主要是采用漏源击穿电压(VDS)为600V之系列，漏极电流(ID)的大小由开关电源的输出功率来决定，一般是3A以上，主要原因是带PFC电路的开关电源的输出功率都在75W以上，因为国家相关法律规定75W以下的可以不带PFC，比如INFINEON的SPP07N60C3, ROHM公司的RDX045N60，RDX06N60和RDX100N60等。同时还需要一个快恢复的开关二极管，这个二极管的要求主要是对反向击穿电压要求比较严格，很遗憾，目前ROHM没有能够做到反向击穿电压能够达到600V的，目前只有400V，所以不能满足PFC部分整流，如果客户有相关需要，可以找我们 PHILIPS产品线的同时，PHILIPS有比较多的此类产品。

功率开关部分:这部分电路主要包括两部分，一是PWM控制部分，另外就是功率半导体，比如MOS-FET， IGBT等。针对功率开关电路部分，有一些厂家将PWM控制部分与开关管集成在一个IC上面，比如INFINEON公司有ICE3AXXX系列，PHILIPS TEA152X系列产品，这些主要是针对小功率电源。 一般情况下，只要电源的输出功率超过40W，很少厂家会采用前面这种PWM与MOS-FET集成在一体的芯片，尽管很多公司有很多此类产品e.g. ICE3A3065P (62W). 主要原因是散热条件不好，不便于产品增加输出功率要求，另外就是价格高。 所以在这里我主要讨论PWM芯片外置MOS-FET的形式去实现功率开关。

首先我们要稍微了解一下PWM芯片的类型:反激式/正激式控制芯片(中小功率)， 半桥/推挽控制芯片(中功率)，全桥控制芯片(大功率)三大类，在我们上面的图中，可以很明显的看出他的PWM需要一个能够支持反激式拓扑结构的控制芯片，比如INFINEON的TDA4863， PHILIPS的TEA1506等就可以实现。 这些芯片有一个共同特点，那就是它在实现功率变换的情况下只需要一个MOS-FET，而半桥电路，推挽电路需要2pcs,全桥则需要4pcs, 为了方便各位更好的了解这些电路对MOS-FET的具体要求，请参考下表

拓扑结构 MOS-FET数量 Vds Id

反激式/正激式 1 2*Vin Ip

半桥 2 Vin Ip

推挽 2 2*Vin 1/2 Ip

全桥 4 Vin 1/2 Ip

Vin是指最大输入直流电压

通过上面这个表格，我们就可以在ROHM/INFINEON/PHILIPS的产品中选择好相关的

参数的产品推广给我们客户。

整流(Rectifier)部分:传统的整流方式还是利用二极管的正向导通，反向截止的特性来实现。就想我们上面的图中所表示的一样。每路输出都有变压器的一个绕组，再由一个二极管整流，滤波之后得到相应的直流输出电压。因此，我们在和客户沟通的时候，不仅需要了解客户所设计电源的功率大小，还需要了解客户所设计的电源的每路输出情况。比如客户需要做一个两路输出的电源，分别为5V10A和12V2.5A，这样我们可以找两个相应的整流二极管来实现客户的要求，针对5V10A这组电源，我们可以推广ROHM公司的RT215T-40(20A45V)或者RT225T-60(30A60V)等，针对12V2.5A这组，我们可以推广RT095T-90(6A100V)或RT085T-90 (10A100V)等，一般选择二极管的规律就是二极管的反向电压为输出电压的5倍以上，正向导通电流为输出电流的3倍以上就比较合适。另外针对现在很多系统需要低压大电流的电压来供电，很多客户会在输出部分采用同步整流来实现，而实现同步整流的方法有两种:一是直接利用MOS-FET来实现，另外就是采用专用芯片加MOS-FET来做，不管怎么做，他们都需要MOS-FET，而这个使用ROHM的很多低压MOS-FET就可以派上用场，比如很多单N-CH或者是双N-CH 漏源击穿电压为30V，漏极电流较大的产品就可以推广给客户去测试测试。

另外，由于变压器漏电感的存在，变压器在高频开关的情况下，会产生很大的励磁电流，由于MOS-FET是工作在硬开关的情况下，相应的尖峰电压随即产生，为了减少MOS-FET的“工作压力”，在大部分情况下，我们会增加一个吸收回路，一般采用RCD钳位电路去实现，在这个过程中，我们可以推广一个快恢复二极管给用户。

在AC-DC变换中，还有我们一些传统的线性电源，他的主要结构是通过工频变压器将220V50Hz的交流电压转换成我们所需要的低压，这个低压的频率仍然为50Hz，属于一个低压交流，在客户要求直流电压不是很精确的情况下，可以直接利用二极管整流，电容滤波之后直接输出，如果要得到输出精度较高的直流输出电压，需要在前面的基础之上增加一个三端稳压器，比如ROHM的BA78MXXCP， BA78MXXFP，BA78XXCP，BA78XXFP等。

电源适配器(Adapter)的电路结构和开关电源的电路差不多，只不管电源适配器输出的电压组数/路数要少一点，一般是单路输出，另外就是对元器件的体积要求更加严格，要求性能好，体积小的元器件。

充电器(Charger)是电源中的一个特例，他不仅需要一个完整的开关电源电路，而且需要增加电池保护电路。这个保护电路有人使用单片机来设计，也有人采用专用的充/放电IC，更有人直接采用分立元件来制作，但是不管怎么样，他们都需要一些做检测电路，我们可以推广ROHM的小信号三极管，MOS-FET来处理这个电路中的信号处理部分，可以推广一些稳压管供客户做电压取样用，推广大低压大电流MOS-FET做充电/放电主电路(需要2pcs N-CH MOS-FET, 一个控制充电，一个控制放电)用等。

DC-DC变换部分

随着能源的紧张，人们希望降低电子设备的功耗，要实现这个目标，各芯片厂家总是推出越来越低的工作电压的芯片，比如在2004年，INTEL就推出1.8V工作电压的CPU，工作电压在2.5V,3.3V的芯片已经成为便捷式产品中的主流， 比如手机，笔记本电脑，PDA，MP3，MP4等产品，其主芯片和主要的功能芯片都采用低电压芯片，这些芯片的广泛使用为DC-DC变换作出了巨大贡献。为了实现DC-DC变换，获取不同的输出电压，现在我们简要分析一下这些获取途径:

升压方式(输出电压大于输入电压):比如输入电压为5V，要求得到输出的电压为12V，这个时候就需要一个升压电路，如果客户对输入输出电压不需要隔离，而且12V的负载电流大于50mA, 实现这个功能就需要做一个独立的DC-DC电路，一般的实现方式是采用下面这个booster结构来实现，示意图如下:

图中，Q代表功率开关部分，D代表输出整流部分

功率开关部分，一般由一个PWM芯片和一个功率元件(MOS-FET or Transistor) 组成。 比如可以采用ROHM公司的BD9300作为PWM控制芯片，外置一个功率管，可以是三极管2SC4672也可以是MOS-FET RSS xxx N03系列的N-CH的管子等。

整流部分一般是用二极管来实现，在这方面ROHM的肖特基(SBD)二极管可以派上用场了，比如RB160M-40， RB050L-40等。

另外就是ROHM的胆电容也可以放到电路中Cf的位置，漫漫体会吧，也许会有新发现～

降压方式(输出电压小于输入电压):

1 比如输入电压为3.3V~4.2V, 输出电压为2.5V，输出电流比较小的情况下， e.g. 100 mA, 我们的生意机会就是采用LDO， BH口口FB1WG, BH口口FB1WHFV等。采用LDO的场合主要是集中在输入电压比较稳定，并且与输出电压差值不大的情况下，LDO的优势就比较明显，但是在整个电压变换过程中，一直遵循输入电流等于输出电流这个原则，变换效率为输出电压与输入电压之比

2 当输入电压与输出电压之间的差值比较大的情况下，实现电压变换有两种形式:一个就是采用我们传统的三端稳压器，另外就是采用开关式的DC-DC(简单的说就是带开关

的LDO，注意区分不是带Standby的LDO)

在这里主要讲述DC-DC部分，这中电路主要应用在输入电压与输出电压之间的差额较大，通常大于3V， 输出电流比较大，比如要求500mA或者以上，PCB上面的空间比较小，而且客户对效率要求比较高，换句话就是要求温度比较低的情况下，采用开关稳压器的优势比较明显，现在我将这个开关稳压器的示意图表示如下:

和升压电路一样，Q同样代表功率开关部分，D为续流部分。

功率开关部分，包括PWM控制和功率开关两部分，现在在很多场合，一般都将这PWM控制芯片和功率开关集成在一起，以一个单独的元件出现，这样做的主要目的是节约成本，缩小体积。目前，ROHM公司在这方面的IC主要有:BD9701FP， BD9701CP-V5，BD9703FP，BD9703CP-V5，BD9702CP-V5， BD9001F，BD9778HFP，BD9781HFP等应用与LCD-TV，LCD-Monitor, 通信系统，汽车电子等场合，和BD9106FVM，BD9109FVM，BD9120HFN，BD9107FVM，BD9110NV等应用在便捷式产品中。

DC-DC变换中以开关电源形式出现的情况也比较多，但是原理和AC-DC变换中开关电源一样，使用的元器件的形式一样，只不过它对原器件的电压应力相对小一点。

DC-AC逆变部分

在市场上面能够看到以DC-AC逆变形式主要有:UPS/EPS， 变频器(Inverter for motor)， 高压条/板(Inverter for CCFL backlight)等。UPS/EPS，变频器这些产品中主要是利用单片机来实现起控制部分，用一些高压大电流的MOS-FET，IGBT等实现功率开关，现在我主要阐述低压转高频高压的高压板(inverter for CCFL backlight)。目前市场上面主要采用的方式有半桥，全桥和推挽的形式来制作，实现驱动CCFL灯管。下面是这三种拓扑结构的概述。

示意图 Topology MOS-FET IC 半桥结构 BD9883FV 2

SP8x BD9883AF

RSSxxxN03 BD9884FV

SP8Mx BD9766FV

RSSxxxN05 BD9885FV

推挽结构 BD9882FV 2

SP8x BD9882F

RSSxxxN03 BD9886F

SP8Mx BD9886FV

RSSxxxN05 BD9888F

BD9888FV

BD9889FV

BD9890FV

BD9890F 全桥结构 BD9887FS 4

SP8x UBA2072

RSSxxxN03

SP8Mx

RSSxxxN05

通过上面的电路示意图，我们可以看到半桥和推挽的电路比较简单，使用的电子元器件数量相对较少，全桥电路相对比较复杂。对功率MOS-FET的要求可以参考开关电源部分的指标，半桥对MOS-FET的漏极电流要求大一点，推挽电路结构对MOS-FET的漏源击穿电压要求高，是半桥对MOS-FET漏源击穿电压的2倍，输入电压的3倍(一般情况下)。全桥电路对MOS-FET的漏源击穿电压和半桥电路一样，只要漏源击穿电压大于输入电压的 1.5倍就可以，但是为了芯片设计简单，很多芯片厂家所设计的驱动芯片都要求P-CH的MOS-FET作为功率开关，PHILIPS公司所推出的UBA2072例外，主要是因为它采用了双-半桥式拓扑结构来做全桥驱动电路，所以UBA2072的外置MOS-FET只需要N-CH MOS-FET。

为了便于各位更好的了解inverter 上面的MOS-FET，小信号的三极管以及二极管，大家可以把精力放在我们的MOS-FET， DTC，DTA系列的三极管上面，当然象infineon, philips

的二极管，BAV99也一个很好的生意机会，一般每个灯管需要2pcs BAV99, e.g. 16lamp inverter

使用到的BAV99可以可以到达32pcs, 总价不比IC低多少。

另外就是MOS-FET的配置情况，一般如下:

inverter MOS-FET QTY. DIODE QTY. IC QTY.

1 lamp 2 pcs 2 pcs 1

2 lamp 2 pcs 4 pcs 1

4 lamp 2 pcs 8 pcs 1

6 lamp 2 pcs or 4 pcs 12 pcs 1

8 lamp 4 pcs 16 pcs 1 or 2

12 lamp 4 pcs or 8 pcs 24 pcs or above 1 or 2

16 lamp 8 pcs or 16 pcs 32 pcs or above 1 or 2

在实际的应用中，客户的要求总是千差万别的，很少有人会直接用其中的一个模块，而是在一个电源板上面集成了AD-DC，DC-DC(普通电源板)，或者是AC-DC，DC-AC(LCD-TV Monitor 二合一电源板)， 或者是DC-DC，DC-AC(车载液晶产品)等。但是针

对我们产品的特点，并特别是DC-DC变换部分，直接推广到终端客户会比较受欢迎。

最后简要介绍一下各分立元件中客户比较关心的性能指标: Transistors三极管

Type:

Common type

Digital transistor

Darlington

Power transistor NPN PNP Switching transistors

Complex Bipolar Transistor Characteristics: NPN or PNP Applications: Collector-emitter voltage VCEO Ultra portable, Computing, Consumers, Collector-base voltage VCBO SMPS, Appliance, Automobile, Industrial, Output current ID Power supply, Motor controls, ZVS-converter…… Emitter-base voltage VEBO

Others: frequency, total power dissipation, DC current Gain

MOS-FETS 场效应管

N-CH P-CH

Applications

SMPS Appliance Type: Inverter

small signal Lighting

power conversion Automobile

switch Computing

Characteristics: Consumers

N-CH, P-CH Industrial

Drain to Source Breakdown Voltage (VDS) Power supply

Continuous Drain Current ID Ultra portable

On-resistance Motor controls

Gate to Source Voltage VGS ZVS-converter…

Turn-on delay time and Turn-off delay time

Package, lead-free or not

Diodes二极管

Applications

SMPS Type:

Schottky diodes Appliance

Rectifier diodes Inverter

Bridge Rectifier Lamp Ballast

Zener diodes ZVS-converter

Fast recovery diodes

Switching diodes

Transient Voltage Suppressor TVS

General diodes Characteristics

Forward current

Forward voltage

Reverse voltage

Reverse recovery time

Package

Thyristors 晶闸管

Type: Applications General purpose Thyristors

High Speed Thyristors SMPS

Thyristors for special application Appliance

Ignitor Triac Characteristics Inverter

Repetitive peak on-state Voltage Lamp Ballast

R.M.S On state current Motor controls

Gate Trigger Voltage, Gate trigger current Soft switching applications

IGBTS 绝缘栅双极晶体管

Applications

SMPS

Appliance

Inverter

Lamp Ballast Motor controls Type: ZVS-converter High-speed IGBT Induction cooking Fast IGBT Soft switching applications Characteristics:

Collector-emitter voltage VCE

Collector emitter saturation voltage

DC collector current IC

Diode forward current / voltage

Package

The end

thAug.7, 2006

Colin

范文五：分立元件在开关电源中的应用 - EEFOCUS

Mentor Wang

分立元件在开关电源中的应用

电源有如人体的心脏，是所有电子设备的动力。但电源的形式不象心脏那样形式单一，因为标志电源特性的参数有功率，电压，频率，噪声及带负载是参数的变化，在同意参数要求的情况下，又有体积，重量，形态，效率，可靠性等指标，人可以按此去设计自己需要的电源。

一般电力(如市电)要经过转换之后才能符合使用，转换的例子有:交流转换成直流，用于各种低压电子设备，高压转换成低压，用于配电输送，直流转换成交流，用于便捷式产品当中等。这一过程有人形象的说成:粗电“炼”为精电，只有精电才好使用。在这个过程中，我们的电源转换器就是“炼炉”。

按照一般的习惯，我们将电源分成以下:AC-DC(交流转直流)变换器，DC-DC(直流转直流)变换器以及DC-AC(直流转交流)逆变器。为了达到这些目的，实现的手段是多样的。

在AC-DC变换中，有线性电源 (Linear)，充电器(Charger)，电源适配器(Adapter)，普通的开关电源(SMPS)等形式出现; DC-DC变换中，有开关电源(SMPS)，普通稳压器(Regulator)，低压差稳压器(LDO)，开关稳压器(Switching regulator); 在DC-AC变换中， 有UPS/EPS， 变频器(Inverter for motor)，高压条(Inverter for CCFL backlight). 不管电源以何种形式出现，都需要五个功能部分，输入电容，输出电容，开关管，整流管和功率变换部分(变压器或者是电感)。而开关管和整流管都是以功率半导体的形式来出现的，下面我将详细阐述功率半导体元件在开关电源中的应用。

在开关电源中，需要用到的分立元件有二极管(diode), 以肖特基(Schottky), 快恢复二极管(Fast recovery diode), 稳压管(Zener Diode)为常用件。 作为功率部分的开关管以MOS-FET和功率三极管，IGBT等为主导。另外还需要一些小信号的二极管，三极管做信号处理，晶闸管(Thyristor)，可控硅(Triac) 等作为AC-DC部分中的的启动电路等。为了帮助各位更进一步的了解这些元件在电路中的作用和客户所关心的元件的性能，下面将介绍市场上面最常用的开关电源中所使用到的分立元件的情况。

AC-DC变换中开关电源案例

75W以上，200W以下典型的开关电源电路(Above 75 Watts, below 200 Watts, typical

schematic diagram of SMPS (Switching Mode Power Supply))

Inverter

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Mentor Wang

该电路主要是应用在20英寸以上的LCD-TV或者是一些通讯设备当中，满足系统复杂的电源系统的要求，一次电源的多路输出简化了主板上面对多种电压的要求，从而降小了系统主板上面的体积，降低了主板上面的电源成本等。从上面的电路中，我们先分析一下电源的要求:

输入电压:85---265Vac (全球通用范围)

输出电压:5V2.3A, 8V1A, 25V0.12A, +15V1A, -15V1A， inverter部分输入功率

输出功率:

现在对上面的电路进行解剖，分析那些部分需要用到功率半导体元件:

输入整流部分:主要是使用桥堆，小功率(20W以下)的使用4pcs二极管来实现居多，比如可以使用ROHM公司的1SR139-600，市场常用型号为1N4007

功率因数校正(PFC)部分:主要由一个PFC控制芯片，1pcs MOS-FET, 1pcs Diode和一个功率电感组成，在PFC控制芯片方面INFINEON有TDA4863可以实现，MOS-FET主要是采用漏源击穿电压(VDS)为600V之系列，漏极电流(ID)的大小由开关电源的输出功率来决定，一般是3A以上，主要原因是带PFC电路的开关电源的输出功率都在75W以上，因为国家相关法律规定75W以下的可以不带PFC，比如INFINEON的SPP07N60C3, ROHM公司的RDX045N60，RDX06N60和RDX100N60等。同时还需要一个快恢复的开关二极管，这个二极管的要求主要是对反向击穿电压要求比较严格，很遗憾，目前ROHM没有能够做到反向击穿电压能够达到600V的，目前只有400V，所以不能满足PFC部分整流，如果客户有相关需要，可以找我们 PHILIPS产品线的同时，PHILIPS有比较多的此类产品。

功率开关部分:这部分电路主要包括两部分，一是PWM控制部分，另外就是功率半导体，比如MOS-FET， IGBT等。针对功率开关电路部分，有一些厂家将PWM控制部分与开关管集成在一个IC上面，比如INFINEON公司有ICE3AXXX系列，PHILIPS TEA152X系列产品，这些主要是针对小功率电源。 一般情况下，只要电源的输出功率超过40W，很少厂家会采用前面这种PWM与MOS-FET集成在一体的芯片，尽管很多公司有很多此类产品e.g. ICE3A3065P (62W). 主要原因是散热条件不好，不便于产品增加输出功率要求，另外就是价格高。 所以在这里我主要讨论PWM芯片外置MOS-FET的形式去实现功率开关。

首先我们要稍微了解一下PWM芯片的类型:反激式/正激式控制芯片(中小功率)， 半桥/推挽控制芯片(中功率)，全桥控制芯片(大功率)三大类，在我们上面的图中，可以很明显的看出他的PWM需要一个能够支持反激式拓扑结构的控制芯片，比如INFINEON的TDA4863， PHILIPS的TEA1506等就可以实现。 这些芯片有一个共同特点，那就是它在实现功率变换的情况下只需要一个MOS-FET，而半桥电路，推挽电路需要2pcs,全桥则需要4pcs, 为了方便各位更好的了解这些电路对MOS-FET的具体要求，请参考下表

拓扑结构 MOS-FET数量 Vds Id

反激式/正激式 1 2*Vin Ip

半桥 2 Vin Ip

推挽 2 2*Vin 1/2 Ip

全桥 4 Vin 1/2 Ip

Vin是指最大输入直流电压

通过上面这个表格，我们就可以在ROHM/INFINEON/PHILIPS的产品中选择好相关的参数的产品推广给我们客户。

整流(Rectifier)部分:传统的整流方式还是利用二极管的正向导通，反向截止的特性来实现。就想我们上面的图中所表示的一样。每路输出都有变压器的一个绕组，再由一个二极管整流，滤波之后得到相应的直流输出电压。因此，我们在和客户沟通的时候，不仅需要了解客户所设计电源的功率大小，还需要了解客户所设计的电源的每路输出情况。比如客户

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需要做一个两路输出的电源，分别为5V10A和12V2.5A，这样我们可以找两个相应的整流二极管来实现客户的要求，针对5V10A这组电源，我们可以推广ROHM公司的RT215T-40(20A45V)或者RT225T-60(30A60V)等，针对12V2.5A这组，我们可以推广RT095T-90(6A100V)或RT085T-90 (10A100V)等，一般选择二极管的规律就是二极管的反向电压为输出电压的5倍以上，正向导通电流为输出电流的3倍以上就比较合适。另外针对现在很多系统需要低压大电流的电压来供电，很多客户会在输出部分采用同步整流来实现，而实现同步整流的方法有两种:一是直接利用MOS-FET来实现，另外就是采用专用芯片加MOS-FET来做，不管怎么做，他们都需要MOS-FET，而这个使用ROHM的很多低压MOS-FET就可以派上用场，比如很多单N-CH或者是双N-CH 漏源击穿电压为30V，漏极电流较大的产品就可以推广给客户去测试测试。

另外，由于变压器漏电感的存在，变压器在高频开关的情况下，会产生很大的励磁电流，由于MOS-FET是工作在硬开关的情况下，相应的尖峰电压随即产生，为了减少MOS-FET的“工作压力”，在大部分情况下，我们会增加一个吸收回路，一般采用RCD钳位电路去实现，在这个过程中，我们可以推广一个快恢复二极管给用户。

在AC-DC变换中，还有我们一些传统的线性电源，他的主要结构是通过工频变压器将220V50Hz的交流电压转换成我们所需要的低压，这个低压的频率仍然为50Hz，属于一个低压交流，在客户要求直流电压不是很精确的情况下，可以直接利用二极管整流，电容滤波之后直接输出，如果要得到输出精度较高的直流输出电压，需要在前面的基础之上增加一个三端稳压器，比如ROHM的BA78MXXCP， BA78MXXFP，BA78XXCP，BA78XXFP等。

电源适配器(Adapter)的电路结构和开关电源的电路差不多，只不管电源适配器输出的电压组数/路数要少一点，一般是单路输出，另外就是对元器件的体积要求更加严格，要求性能好，体积小的元器件。

充电器(Charger)是电源中的一个特例，他不仅需要一个完整的开关电源电路，而且需要增加电池保护电路。这个保护电路有人使用单片机来设计，也有人采用专用的充/放电IC，更有人直接采用分立元件来制作，但是不管怎么样，他们都需要一些做检测电路，我们可以推广ROHM的小信号三极管，MOS-FET来处理这个电路中的信号处理部分，可以推广一些稳压管供客户做电压取样用，推广大低压大电流MOS-FET做充电/放电主电路(需要2pcs N-CH MOS-FET, 一个控制充电，一个控制放电)用等。

DC-DC变换部分

随着能源的紧张，人们希望降低电子设备的功耗，要实现这个目标，各芯片厂家总是推

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出越来越低的工作电压的芯片，比如在2004年，INTEL就推出1.8V工作电压的CPU，工作电压在2.5V,3.3V的芯片已经成为便捷式产品中的主流， 比如手机，笔记本电脑，PDA，MP3，MP4等产品，其主芯片和主要的功能芯片都采用低电压芯片，这些芯片的广泛使用为DC-DC变换作出了巨大贡献。为了实现DC-DC变换，获取不同的输出电压，现在我们简要分析一下这些获取途径:

升压方式(输出电压大于输入电压):比如输入电压为5V，要求得到输出的电压为12V，这个时候就需要一个升压电路，如果客户对输入输出电压不需要隔离，而且12V的负载电流大于50mA, 实现这个功能就需要做一个独立的DC-DC电路，一般的实现方式是采用下面这个booster结构来实现，示意图如下:

图中，Q代表功率开关部分，D代表输出整流部分

功率开关部分，一般由一个PWM芯片和一个功率元件(MOS-FET or Transistor) 组成。 比如可以采用ROHM公司的BD9300作为PWM控制芯片，外置一个功率管，可以是三极管2SC4672也可以是MOS-FET RSS xxx N03系列的N-CH的管子等。

整流部分一般是用二极管来实现，在这方面ROHM的肖特基(SBD)二极管可以派上用场了，比如RB160M-40， RB050L-40等。

另外就是ROHM的胆电容也可以放到电路中Cf的位置，漫漫体会吧，也许会有新发现～

降压方式(输出电压小于输入电压):

1 比如输入电压为3.3V~4.2V, 输出电压为2.5V，输出电流比较小的情况下， e.g. 100 mA, 我们的生意机会就是采用LDO， BH口口FB1WG, BH口口FB1WHFV等。采用LDO的场合主要是集中在输入电压比较稳定，并且与输出电压差值不大的情况下，LDO的优势就比较明显，但是在整个电压变换过程中，一直遵循输入电流等于输出电流这个原则，变换效率为输出电压与输入电压之比

2 当输入电压与输出电压之间的差值比较大的情况下，实现电压变换有两种形式:一个就是采用我们传统的三端稳压器，另外就是采用开关式的DC-DC(简单的说就是带开关的LDO，注意区分不是带Standby的LDO)

在这里主要讲述DC-DC部分，这中电路主要应用在输入电压与输出电压之间的差额较大，通常大于3V， 输出电流比较大，比如要求500mA或者以上，PCB上面的空间比较小，而且客户对效率要求比较高，换句话就是要求温度比较低的情况下，采用开关稳压器的优势比较明显，现在我将这个开关稳压器的示意图表示如下:

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和升压电路一样，Q同样代表功率开关部分，D为续流部分。

功率开关部分，包括PWM控制和功率开关两部分，现在在很多场合，一般都将这PWM控制芯片和功率开关集成在一起，以一个单独的元件出现，这样做的主要目的是节约成本，缩小体积。目前，ROHM公司在这方面的IC主要有:BD9701FP， BD9701CP-V5，BD9703FP，BD9703CP-V5，BD9702CP-V5， BD9001F，BD9778HFP，BD9781HFP等应用与LCD-TV，LCD-Monitor, 通信系统，汽车电子等场合，和BD9106FVM，BD9109FVM，BD9120HFN，BD9107FVM，BD9110NV等应用在便捷式产品中。

DC-DC变换中以开关电源形式出现的情况也比较多，但是原理和AC-DC变换中开关电源一样，使用的元器件的形式一样，只不过它对原器件的电压应力相对小一点。

DC-AC逆变部分

在市场上面能够看到以DC-AC逆变形式主要有:UPS/EPS， 变频器(Inverter for motor)， 高压条/板(Inverter for CCFL backlight)等。UPS/EPS，变频器这些产品中主要是利用单片机来实现起控制部分，用一些高压大电流的MOS-FET，IGBT等实现功率开关，现在我主要阐述低压转高频高压的高压板(inverter for CCFL backlight)。目前市场上面主要采用的方式有半桥，全桥和推挽的形式来制作，实现驱动CCFL灯管。下面是这三种拓扑结构的概述。 Topology 示意图 MOS-FET IC

BD9883FV 半桥结构 2

SP8x BD9883AF

RSSxxxN03 BD9884FV

SP8Mx BD9766FV

RSSxxxN05 BD9885FV

BD9882FV 推挽结构 2

SP8x BD9882F

RSSxxxN03 BD9886F

SP8Mx BD9886FV

RSSxxxN05 BD9888F

BD9888FV

BD9889FV

BD9890FV

BD9890F

BD9887FS 全桥结构 4

SP8x UBA2072

RSSxxxN03

SP8Mx

RSSxxxN05

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通过上面的电路示意图，我们可以看到半桥和推挽的电路比较简单，使用的电子元器件数量相对较少，全桥电路相对比较复杂。对功率MOS-FET的要求可以参考开关电源部分的指标，半桥对MOS-FET的漏极电流要求大一点，推挽电路结构对MOS-FET的漏源击穿电压要求高，是半桥对MOS-FET漏源击穿电压的2倍，输入电压的3倍(一般情况下)。全桥电路对MOS-FET的漏源击穿电压和半桥电路一样，只要漏源击穿电压大于输入电压的 1.5倍就可以，但是为了芯片设计简单，很多芯片厂家所设计的驱动芯片都要求P-CH的MOS-FET作为功率开关，PHILIPS公司所推出的UBA2072例外，主要是因为它采用了双-半桥式拓扑结构来做全桥驱动电路，所以UBA2072的外置MOS-FET只需要N-CH MOS-FET。

为了便于各位更好的了解inverter 上面的MOS-FET，小信号的三极管以及二极管，大家可以把精力放在我们的MOS-FET， DTC，DTA系列的三极管上面，当然象infineon, philips

的二极管，BAV99也一个很好的生意机会，一般每个灯管需要2pcs BAV99, e.g. 16lamp inverter

使用到的BAV99可以可以到达32pcs, 总价不比IC低多少。

另外就是MOS-FET的配置情况，一般如下:

inverter MOS-FET QTY. DIODE QTY. IC QTY.

1 lamp 2 pcs 2 pcs 1

2 lamp 2 pcs 4 pcs 1

4 lamp 2 pcs 8 pcs 1

6 lamp 2 pcs or 4 pcs 12 pcs 1

8 lamp 4 pcs 16 pcs 1 or 2

12 lamp 4 pcs or 8 pcs 24 pcs or above 1 or 2

16 lamp 8 pcs or 16 pcs 32 pcs or above 1 or 2

在实际的应用中，客户的要求总是千差万别的，很少有人会直接用其中的一个模块，而是在一个电源板上面集成了AD-DC，DC-DC(普通电源板)，或者是AC-DC，DC-AC(LCD-TV Monitor 二合一电源板)， 或者是DC-DC，DC-AC(车载液晶产品)等。但是针对我们产品的特点，并特别是DC-DC变换部分，直接推广到终端客户会比较受欢迎。

最后简要介绍一下各分立元件中客户比较关心的性能指标:

Transistors三极管

Type:

Common type

Digital transistor

Darlington

Power transistor NPN PNP Switching transistors

Complex Bipolar Transistor Characteristics:

NPN or PNP Applications: Collector-emitter voltage VCEO Ultra portable, Computing, Consumers, Collector-base voltage VCBO SMPS, Appliance, Automobile, Industrial, Output current ID Power supply, Motor controls, ZVS-converter…… Emitter-base voltage VEBO

Others: frequency, total power dissipation, DC current Gain

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MOS-FETS 场效应管

N-CH P-CH

Applications

SMPS

Appliance

Type: Inverter

small signal Lighting

power conversion Automobile

switch Computing

Characteristics: Consumers

N-CH, P-CH Industrial

Drain to Source Breakdown Voltage (VDS) Power supply

Continuous Drain Current ID Ultra portable

On-resistance Motor controls

Gate to Source Voltage VGS ZVS-converter…

Turn-on delay time and Turn-off delay time

Package, lead-free or not

Diodes二极管

Applications

Type: SMPS

Schottky diodes Appliance

Rectifier diodes Inverter

Bridge Rectifier Lamp Ballast

Zener diodes ZVS-converter

Fast recovery diodes

Switching diodes

Transient Voltage Suppressor TVS

General diodes

Characteristics

Forward current

Forward voltage

Reverse voltage

Reverse recovery time

Package

MSN: collinwang08@hotmail.com

TEL:13371916867

Mentor Wang Thyristors 晶闸管

Type: Applications General purpose Thyristors

High Speed Thyristors SMPS

Thyristors for special application Appliance

Triac Ignitor

Characteristics Inverter

Repetitive peak on-state Voltage Lamp Ballast

R.M.S On state current Motor controls

Gate Trigger Voltage, Gate trigger current Soft switching applications

IGBTS 绝缘栅双极晶体管

Applications

SMPS

Appliance

Inverter

Lamp Ballast

Motor controls Type: ZVS-converter High-speed IGBT Induction cooking Fast IGBT Soft switching applications Characteristics:

Collector-emitter voltage VCE

Collector emitter saturation voltage

DC collector current IC

Diode forward current / voltage

Package

The end

thAug.7, 2006

Colin

MSN: collinwang08@hotmail.com

TEL:13371916867

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