准谐振软开关控制器IRIS4015的设计及应用

1、准谐振软开关控制器IRIS4015的设计及应用 摘要：IRIS4015是一款专用准谐振软开关控制器，该芯片功能齐全，使用外围元件少，并具有完善的保护电路。文中详细介绍了该芯片的特点、功能，给出了其典型应用电路。 关键词：准谐振；软开关；反激变换器；IRIS4015 概述是将和开关电源控制器封装在一起的组合集成电路，主要应用于反激式准谐振变换器。该器件采用脚或封装，适用于各类高低压开关电源。该器件的静态工作电流很低（），具有内部软启动、温度补偿的逐脉冲过流保护?、过压锁定保护（）和过热关断保护（）等功能。 引脚功能的管脚排列如图所示。各引脚的功能如表所列。 应用电路工作原理在反激电源中的典型应用

2、电路如图所示。 反馈和控制电路表1 IRIS4015的引脚功能引脚号 引脚名 功 能 1 S 内部功率MOS管源极引出端 2 GND 芯片地 3 D 内部功率MOS管漏极引出端 4 VCC 芯片电源 5 OCP/FB 过流检测/输出电压反馈端 振荡器利用内部的电容充放电来产生决定关断时间的脉冲信号。振荡器的工作过程如图所示。当开通时，内部恒压源对电容充电，的漏极电流流经产生压降后反馈到脚，以实现初级电流控制。当脚电压达到基准（）时，比较器翻转，关断，结束充电，并开始恒流放电。当两端电压下降到基准（）时，振荡器输出再次反相，导通，两端电压迅速充电到，反复循环开关工作。的导通时间由的斜率决定。同样

3、，的关断时间由和恒流放电电路决定。关断时间由内部恒流放电电路调整到约。图2 次级输出电压采用电压型控制。输出电压通过光耦在两端产生反馈电压，反馈电压与两端降压之和使比较器翻转。当输出电压升高时，脚电压升高，从而使脚电压达到基准电压（）的时间缩短，并使的导通宽度变窄，以减少反激变压器存储的能量使输出电压降低。 过流保护及正反馈补偿过流保护电路通过检测源极和之间串联电阻两端的电压，可检测的漏极电流，该检测信号和之和将反馈到脚并与基准电压（）比较，以实现限流功能。图3 过流保护电路动作时，输出过流使输出电压下降，同时辅助绕组的电压也相应下降，当降到门限电压以下时，控制器停止工作。输出电流持续下降，电

4、压因启动电路工作而升到启动电压，从而使电路间歇性工作。当交流输入电压较高时，漏极电流较小，此时达到过流保护时的输出功率值将大于低压输入时的输出功率值。而加入由两个电阻和一个稳压管组成的正反馈补偿电路后（如图所示），在交流输入电压较高时，其总输出功率变化不大。加入正反馈补偿后，当输入交流电压较高时，辅助电源在脚产生的偏置电压会降低-漏极的平均电流。这样，由于漏极电流减小，初级绕组漏感引起的反电压降低，两端承受的电压减小，同时也降低了电感电流。因此，加入正反馈补偿电路后，输出功率会被控制在适当的范围内，同时，次级侧元件承受的应力也不会过大。 准谐振电路分析图给出了各点的波形图。图中，谐振电容接在的

5、漏极和源极之间，它和变压器的初级电感构成了谐振电路。辅助绕组和脚之间加入、组成的延迟电路，可在-关断时产生准谐振信号，并通过比较器和使电路工作在准谐振状态。变压器能量传送给次级绕组后，延迟电路使准谐振信号仍维持在脚，而不是立即降落，这是因为、通过有源低通滤波器和电阻、放电所致。经过一段延迟时间后，脚电压下降到基准电压以下。调整并监测电压波形，当的漏源电压达到最低时，电路将产生谐振信号使开通。延迟时间由、的放电时间决定，不加时，延迟时间较短。由于加在脚的最高电压为，所以准谐振信号的幅值不能超过。 锁定电路过压保护电路和过热关断电路动作时，锁定电路使振荡器输出低电平，从而使电源电路停止工作。当为时

6、，锁定电路的最大维持电流为。低温时，经启动电阻流进脚的维持电流需要。为了避免噪音等因素引起误动作，锁定定时器将产生一个延迟时间，当或电路持续工作或更长时间时，锁定电路才开始动作。当锁定电路动作后，稳压器仍工作。由于通过启动电阻供给控制器的电流会超过，从而使启动电阻的压降增大，所以电压下降。当电压下降到门限电压?以下时，稳压器停止工作。当电路电流低于时，电压开始上升。当电压上升到启动电压（）时，稳压器又开始工作，控制器的电流再次增加，电压则再一次下降。图5 锁定电路工作时，电压会在范围内波动，如图所示。而要使锁定电路复位，必须切断输入电源。 过压保护电路当控制器输入电压超过时，过压保护电路将动作。控制器输入电压由变压器的辅助绕组提供，该电压与输出电压成正比。当次级电压反馈电路开路或其它原因引起次级过电压时，过压保护电路也会启动。过压保护动作时，次级输出电压可由下式计算：（额定输出电压正常