TEA1520系列单片开关电源设计 第5页
图 二 TEA1520系列开关电源的内部框图
TEA1520系列的基本工作原理是利用反馈电压去调节占空比来达到稳压目的。举例说明，当输出电压Uo下降时，反馈电压Ureg也随之降低，Ureg与内部2.5V基准电压（Uref） 进行比较和放大后，产生误差电压Ur,再通过PWM比较器去调节输出脉冲信号的占空比，使占空比增大，迫使Uo升高，最终使Uo不变。当开关频率f=100KHz时，占空比的调节范围是0%～75%。
当输出功率很小、误差电压Ur小于1.8V时，振荡器就进入低频工作模式，通过延长振荡周期来提高电源效率。
3、TEA1520系列的主要功能电路的工作原理
3.1 控 制 电 路
控制电路的基本结构如图 三 所示。R、C分别为振荡电阻与振荡电容。令RC引脚的电压为Urc，其最大值为2.5V，最小值为75mV（均为典型值）。当Urc=2.5V时，就对C进行快速充电；然后C 又对R进行放电，直到Urc=75mV为止。放电过程需要3.5т的时间，т是时间常数。振荡频率的计算公式为
F≈1/3.5т=1/（3.5RC）
应取振荡电容C≧220pF，但容量取得过大会影响高频性能。在R、C充、放电过程中可产生近似于锯齿波的电压Uj，Uj送至PWM比较器的反相输入端，而误差电压Ur则加到同相输入端。当Ur改变时，D随之改变，再通过主控门和驱动级来改变MOSFET的通断时间，进而调节Uo值使之趋于稳定。
图 三 控制电路的基本结构
图 四 分别表示出TEA1520系列在低功率输出和高功率输出时的电压波形。Ur1和Ur2分别为低功率输出、高功率输出时所对应的误差电压。Ton为MOSFET的导通时间。由图可见，当Uj大于Ur时，MOSFET导通；当Uj小于Ur时，MOSFET关断。
图 四 在低功率输出和高功率输出时的电压波形3．2 退 磁 电 路
退磁电路如图五所示。Nf代表高频变压器的反馈绕组。Raux为辅助电阻，它能配合电路起到退磁作用。由VD1、VD2组成双向限幅二极管，起过电压保护作用。对反激式开关电源而言，当MOSFET关断时，反馈绕组的同名端（图中用小圆点表示）呈正电压，电流通过Raux流入AUX端，再流到比较器Ⅰ的同相输入端，只要同相端的电压高于100mV，就不会启动一个新的周期。利用退磁电路可以检测高频变压器上的剩磁，仅当剩磁接近于零时，才允许TEA1520进入下一个振荡周期。这样即可避免出现磁饱和现象。退磁电阻的阻值范围是几十千欧至几百千欧，典型值为220kΩ。最大退磁电流应低于10mA，以防止VD1、VD2因过电流而损坏。
图 五 退磁电路
3．3 保 护 电 路
1）过电流保护：在源极与地之间接入过电流检测电阻Rs，就和比较器Ⅱ构成过电流保护电路。当漏极电流超过极限电流时，Urs大于0.5V，比较器Ⅱ迅速翻转，输出变为高电平，立即将MOSFET关断。
2）短路保护：对开关电源而言，短路是比过电流更为严重的一种故障。一旦Urs大于0.75V，证明开关电源已出现短路故障，可能是负载短路等原因而造成的。此时短路保护电路迅速起作用，比较器Ⅲ就输出高电平，强迫MOSFET关断。
3）过热保护：当芯片的最高结温Tjm达到160℃时，立即关断MOSFET，防止芯片过热损坏。过热保护有2℃的滞后温度，仅当芯片温度降低到158℃以下时，电路才能恢复正常工作。
4）过电压保护：当Ureg大于7.5V时，就进行钳位保护。
3．4 谷 值 开 关 电 路
高频变压器一次绕组上的分布电容，反映到MOSFET的漏极引脚上，即为漏极分布电容CD。由CD和一次绕组电感LP构成的LC谐振电路会形成振铃电压（ ringing voltage） 。 振铃电压属于衰减振荡的干扰电压 ， 其振荡频率由下式确定 ：
为减小开关损耗 ，在芯片内部专门增加了谷值开关电路 。 谷值开关信号 （ UV）与漏极电压 、 振铃电压的波形如图 4所示。振铃电压（ Uringing）就叠加在漏极电压波形上 。 每当振铃电压到达谷值时 ，谷值开关电路就产生一个 谷值开关信号（ 正 脉 冲 ） ，令MOSFET截止，起到了降低开关损耗的作用。 图 4中的U2为二次绕组的电压。 A点代表用谷值开关信号来启动新的振荡周期， B点代表按照传统的PWM方式来启动新的振荡周期。
设输出电压为UO，反馈系数（即高频变压器的匝数比）为n，反馈绕组输出 电压（ UF）由下式确定：
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