摘要：IRIS4015是一款專用準(zhǔn)諧振軟開關(guān)控制器，該芯片功能齊全，使用外圍元件少，并具有完善的保護(hù)電路。文中詳細(xì)介紹了該芯片的特點(diǎn)、功能，給出了其典型應(yīng)用電路。

    關(guān)鍵詞：準(zhǔn)諧振；軟開關(guān)；反激變換器；IRIS4015

１ 概述

ＩＲＩＳ４０１５是將ＭＯＳＦＥＴ和開關(guān)電源控制器封裝在一起的組合集成電路，主要應(yīng)用于反激式準(zhǔn)諧振變換器。該器件采用５腳ＳＩＰ或ＳＭＤ封裝，適用于各類高低壓開關(guān)電源。該器件的靜態(tài)工作電流很低（１００μＡ），具有內(nèi)部軟啟動(dòng)、溫度補(bǔ)償?shù)闹鹈}沖過流保護(hù)ＯＣＰ、過壓鎖定保護(hù)（ＯＶＰ）和過熱關(guān)斷保護(hù)（ＴＳＤ）等功能。

２ 引腳功能

ＩＲＩＳ４０１５的管腳排列如所示。各引腳的功能如表１所列。

３ 應(yīng)用電路工作原理

ＩＲＩＳ４０１５在反激電源中的典型應(yīng)用電路如所示。

３．１ 反饋和控制電路

表1 IRIS4015的引腳功能

引腳號(hào)	引腳名	功 能
1	S	內(nèi)部功率MOS管源極引出端
2	GND	芯片地
3	D	內(nèi)部功率MOS管漏極引出端
4	VCC	芯片電源
5	OCP/FB	過流檢測(cè)/輸出電壓反饋端

振蕩器利用ＩＣ內(nèi)部的電容Ｃ１充放電來產(chǎn)生決定ＭＯＳＦＥＴ關(guān)斷時(shí)間的脈沖信號(hào)。振蕩器的工作過程如所示。當(dāng)ＭＯＳＦＥＴ開通時(shí)，內(nèi)部５．６Ｖ恒壓源對(duì)電容Ｃ１充電，ＭＯＳＦＥＴ的漏極電流ＩＤ流經(jīng)Ｒ５產(chǎn)生壓降ＶＲ５后反饋到ＯＣＰ／ＦＢ腳，以實(shí)現(xiàn)初級(jí)電流控制。當(dāng)ＯＣＰ／ＦＢ腳電壓達(dá)到基準(zhǔn)１（０．７３Ｖ）時(shí)，比較器１翻轉(zhuǎn)，ＭＯＳＦＥＴ關(guān)斷，Ｃ１結(jié)束充電，并開始恒流放電。當(dāng)Ｃ１兩端電壓下降到基準(zhǔn)２（１．２Ｖ）時(shí)，振蕩器輸出再次反相，ＭＯＳＦＥＴ導(dǎo)通，Ｃ１兩端電壓迅速充電到５．６Ｖ，ＭＯＳＦＥＴ反復(fù)循環(huán)開關(guān)工作。ＭＯＳＦＥＴ的導(dǎo)通時(shí)間由ＶＲ５的斜率決定。同樣，ＭＯＳＦＥＴ的關(guān)斷時(shí)間由Ｃ１和恒流放電電路決定。關(guān)斷時(shí)間由內(nèi)部恒流放電電路調(diào)整到約５０μｓ。

    次級(jí)輸出電壓采用電壓型控制。輸出電壓通過光耦在Ｒ４兩端產(chǎn)生反饋電壓ＶＲ４，反饋電壓與Ｒ５兩端降壓ＶＲ５之和使比較器１翻轉(zhuǎn)。當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，ＯＣＰ／ＦＢ腳電壓升高，從而使ＯＣＰ／ＦＢ腳電壓達(dá)到基準(zhǔn)電壓１（０．７３Ｖ）的時(shí)間縮短，并使ＭＯＳＦＥＴ的導(dǎo)通寬度變窄，以減少反激變壓器存儲(chǔ)的能量使輸出電壓降低。

３．２ 過流保護(hù)及正反饋補(bǔ)償

過流保護(hù)電路通過檢測(cè)ＭＯＳＦＥＴ源極和ＧＮＤ之間串聯(lián)電阻Ｒ５兩端的電壓，可檢測(cè)ＭＯＳＦＥＴ的漏極電流，該檢測(cè)信號(hào)和ＶＲ４之和將反饋到ＯＣＰ／ＦＢ腳并與基準(zhǔn)電壓１（０．７３Ｖ）比較，以實(shí)現(xiàn)限流功能。

    過流保護(hù)電路動(dòng)作時(shí)，輸出過流使輸出電壓下降，同時(shí)輔助繞組的電壓也相應(yīng)下降，當(dāng)Ｖｃｃ降到ＵＶＬＯ門限電壓以下時(shí)，控制器停止工作。輸出電流持續(xù)下降，Ｖｃｃ電壓因啟動(dòng)電路工作而升到啟動(dòng)電壓，從而使電路間歇性工作。

當(dāng)交流輸入電壓較高時(shí)，漏極電流較小，此時(shí)達(dá)到過流保護(hù)時(shí)的輸出功率值將大于低壓輸入時(shí)的輸出功率值。而加入由兩個(gè)電阻和一個(gè)穩(wěn)壓管組成的正反饋補(bǔ)償電路后（如所示），在交流輸入電壓較高時(shí)，其總輸出功率變化不大。

加入正反饋補(bǔ)償后，當(dāng)輸入交流電壓較高時(shí)，輔助電源在ＯＣＰ／ＦＢ腳產(chǎn)生的偏置電壓會(huì)降低ＭＯＳ-ＦＥＴ漏極的平均電流。這樣，由于漏極電流減小，初級(jí)繞組漏感引起的反電壓降低，ＭＯＳＦＥＴ兩端承受的電壓減小，同時(shí)也降低了電感電流。因此，加入正反饋補(bǔ)償電路后，輸出功率會(huì)被控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，同時(shí)，次級(jí)側(cè)元件承受的應(yīng)力也不會(huì)過大。

３．３ 準(zhǔn)諧振電路分析

給出了各點(diǎn)的波形圖。圖中，諧振電容Ｃ３接在ＭＯＳＦＥＴ的漏極和源極之間，它和變壓器的初級(jí)電感構(gòu)成了諧振電路。輔助繞組和ＯＣＰ／ＦＢ腳之間加入Ｃ４、Ｄ３、Ｄ４、Ｒ５組成的延遲電路，可在ＭＯＳ-ＦＥＴ關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生準(zhǔn)諧振信號(hào)，并通過比較器１和２使電路工作在準(zhǔn)諧振狀態(tài)。

變壓器能量傳送給次級(jí)繞組后，延遲電路使準(zhǔn)諧振信號(hào)仍維持在ＯＣＰ／ＦＢ腳，而不是立即降落，這是因?yàn)椋茫础ⅲ茫低ㄟ^有源低通濾波器和電阻Ｒ６、Ｒ７放電所致。經(jīng)過一段延遲時(shí)間后，ＯＣＰ／ＦＢ腳電壓下降到基準(zhǔn)電壓１以下。調(diào)整Ｃ４并監(jiān)測(cè)電壓波形，當(dāng)ＭＯＳＦＥＴ的漏源電壓達(dá)到時(shí)，電路將產(chǎn)生諧振信號(hào)使ＭＯＳＦＥＴ開通。延遲時(shí)間由Ｃ４、Ｃ５的放電時(shí)間決定，不加Ｃ４時(shí)，延遲時(shí)間較短。由于加在ＯＣＰ／ＦＢ腳的電壓為６Ｖ，所以準(zhǔn)諧振信號(hào)的幅值不能超過６Ｖ。

３．４ 鎖定電路

過壓保護(hù)電路和過熱關(guān)斷電路動(dòng)作時(shí)，鎖定電路使振蕩器輸出低電平，從而使電源電路停止工作。當(dāng)Ｖｃｃ為８．５Ｖ時(shí)，鎖定電路的維持電流為４００μＡ。低溫時(shí)，經(jīng)啟動(dòng)電阻流進(jìn)Ｖｃｃ腳的維持電流需要５００μＡ。為了避免噪音等因素引起誤動(dòng)作，鎖定定時(shí)器將產(chǎn)生一個(gè)延遲時(shí)間，當(dāng)ＯＶＰ或ＴＳＤ電路持續(xù)工作８μｓ或更長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，鎖定電路才開始動(dòng)作。當(dāng)鎖定電路動(dòng)作后，穩(wěn)壓器仍工作。由于通過啟動(dòng)電阻供給控制器的電流會(huì)超過５００μＡ，從而使啟動(dòng)電阻的壓降增大，所以Ｖｃｃ電壓下降。當(dāng)Ｖｃｃ電壓下降到ＵＶＬＯ－門限電壓１０Ｖ以下時(shí)，穩(wěn)壓器停止工作。當(dāng)電路電流低于４００μＡ?xí)r，電壓Ｖｃｃ開始上升。當(dāng)電壓Ｖｃｃ上升到ＵＶＬＯ＋啟動(dòng)電壓（１６Ｖ）時(shí)，穩(wěn)壓器又開始工作，控制器的電流再次增加，電壓Ｖｃｃ則再下降。

    鎖定電路工作時(shí)，電壓Ｖｃｃ會(huì)在１０Ｖ～１６Ｖ范圍內(nèi)波動(dòng)，如所示。而要使鎖定電路復(fù)位，必須切斷輸入電源。

３．５ 過壓保護(hù)電路

當(dāng)控制器輸入電壓Ｖｉｎ超過２２．５Ｖ時(shí)，過壓保護(hù)電路將動(dòng)作?？刂破鬏斎腚妷海郑椋钣勺儔浩鞯妮o助繞組提供，該電壓與輸出電壓成正比。當(dāng)次級(jí)電壓反饋電路開路或其它原因引起次級(jí)過電壓時(shí)，過壓保護(hù)電路也會(huì)啟動(dòng)。過壓保護(hù)動(dòng)作時(shí)，次級(jí)輸出電壓可由下式計(jì)算：

Ｖｏｕｔ＝（額定輸出電壓／Ｖｃｃ正常工作電壓）×２２．５Ｖ

４ 結(jié)語

以ＩＲＩＳ４０１５為的電源變換器具有成本低、外圍電路簡(jiǎn)單、保護(hù)電路完善等優(yōu)點(diǎn)。且在空載時(shí)，電路工作電流很低（１００μＡ）。由于該控制芯片的待機(jī)功耗僅約０．８Ｗ，因而十分適用于各種對(duì)待機(jī)功耗要求比較嚴(yán)格的電器設(shè)備。