摘要：為了提高電源的穩(wěn)定性，降低故障率，同時又能簡化電路，節(jié)省成本，介紹一種新型電源集成塊ICE2A165,利用ICE2A165設計了一款開關電源。ICE2A165內合場效應開關管，可以直接激勵開關變壓器工作，再輔以精密三端比較器和光電耦合器就構造出了高性能的開關電源。通過合理選擇外部元件的參數(shù)，可以使開關電源既有較寬的穩(wěn)壓范圍，又有比較靈敏的保護特性。這樣既拓寬了電源對市電的適用能力，又降低了故障幾率。實踐表明，基于ICE2A165的開關電源能在110~240V交流環(huán)境中穩(wěn)定輸出+5 V和+12V,長時間工作，電路也非常穩(wěn)定可靠。

ICE2A165是一種新型低碳電源IC（集成塊），而且有著眾多的姊妹芯片，利用ICE2A165或其姊妹芯片可以設計出各種功率開關電源，這些開關電源可以用于數(shù)字電視機頂盒、影碟機、電源適配器、噴黑打印機、掃描儀等設備中。

1 ICE2A165介紹

1.1 內部結構

ICE2A165是德國Infineon公司推出的電源IC,其內部結構如圖1所示，它內含場效應開關管、門驅動器、振蕩器、電源管理模塊、保護單元、限流電路等。具有外圍元件少、啟動電流?。?lt;55μA）、穩(wěn)壓范圍寬、保護功能全等特點。

圖1 ICE2A165內部結構

1.2 引腳功能

1腳：軟啟動端。外接軟啟動電容，由于電容的充電效應，使得電路工作后，1腳電壓逐步上升，開關脈沖的寬度由窄變寬，輸出電壓由小增大，逐步達到穩(wěn)定值。軟啟動特性如圖2所示，當1腳電壓Us達到5.3 V時，軟啟動結束，開關管柵極脈沖uG的寬度達到穩(wěn)定值。軟啟動時間由1腳外部電容的容量來決定，可按下式進行計算。

T=1.69 Rss·Css （1）

式（1）中，T為軟啟動時間，Rss為軟啟動電阻的阻值，在常溫下，其值為50 kΩ，Css為1腳外部電容的容量。例如，當1腳外部電容的容量為10 nF時，軟啟動時間為0.85 ms左右。由于采用軟啟動，可以減小開機瞬間電源對負載的沖擊，有利于延長電源和負載的壽命。

圖2 軟啟動特性

2腳：反饋端，用于穩(wěn)壓控制。該腳電壓越低，開關管飽和時間就越短，輸出電壓也就越低；若該腳電壓越高，開關管飽和時間就越長，輸出電壓也越高。當穩(wěn)壓環(huán)路開路或負載過載時，2腳電壓會達到4.8 V以上，保護電路被激活，開關管截止，電路進入保護狀態(tài)（屬自動重啟模式）。

3腳：內部開關管的源極，兼源極電流檢測。當該腳電壓超過1V,且持續(xù)200ns時，限流電路工作，使開關管提前截止，以限止源援電流的上升，防止開關管損壞。

4腳、5腳：內部開關管漏極，與開關變壓器初級相連。

6腳：空腳。

7腳：內部電路供電端。該腳電壓達到13.5 V時，內部電路啟動。電路啟動后，只要該腳電壓保持在8.5 V以上，電路將繼續(xù)工作。若該腳達到l6.5 V以上時，過壓保護電路被激活，開關管截止，電路進入保護狀態(tài)（屬自動重啟模式），此時，7腳電壓大幅度擺動。

8腳：接地端。

ICE2A165有多個姊妹芯片，它們的內部結構及引腳功能均相同，主要參數(shù)如表1所示。表中，P0表示帶6 cm2散熱片時的最大輸出功率；ID表示開關管的最大電流；VDS表示開關管的耐壓；fn表示援蕩器正常工作時的振蕩頻率；fs表示振蕩器待機時的振蕩頻率；RDS表示開關管的導通電阻。在滿足電路要求的前提下，這些芯片可以相互替代。芯片的過熱保護點都為140℃（屬自動重啟模式）。

表1 ICE2A165的姊妹芯片

1.3 封裝形式

ICE2A165及其姊妹芯片均采用PG-DIP-8-6封裝形式，其外形及尺寸如圖3所示。

圖3 PG-DIP-8-6封裝

2 應用電路設計

利用ICE2A165設計出的開關電源如圖4所示，該電源能輸出+5V和+12V直流電壓。ICE2A165無需帶散熱片，開關變壓器選用MKB28-818。

圖4 ICE2A165應用電路

2.1 交流輸入及整流濾波電路

通電后，220 V市電經(jīng)電源開關SW、保險管F1、互感濾波器L1送到橋式整流電路，由VD1~VD4進行整流，再由C3濾波，得到300 V左右的直流電壓。

因電源功率不大，保險管選用0.5~0.63 A即可；采用一節(jié)互感濾波器來濾除電網(wǎng)中的干擾，L1選用LT028、UU9.8等型號；整流二極管VD1~VD4選用1N4007（整流二極管上無需并聯(lián)0.01μF的電容），C3選用33~100 μF.

2.2 ICR2A165的7腳外部電路

7腳外接啟動電路和補給供電電路。通電后，C3上的300V電壓經(jīng)啟動電阻R1、R2對電容C5充電，當C5上的電壓達到13.5 V時，內部電路啟動，ICE2A165開始工作，內部開關管隨即進入開關工作狀態(tài)。

電路啟動時，ICE2A165的7腳索取的電流小于55μA,電路工作后，7腳索取的電流達5 mA,若此時再由啟動電阻R1、R2來給7腳供電，則無法滿足7腳的需求，因此電路中應設補給供電電路。補給供電電路由開關變壓器的3~4繞組、D6、R3等元件構成。電路工作后，開關變壓器3~4繞組上的脈沖電壓經(jīng)D6整流，再由R3和C5濾波后得到14 V左右的直流電壓給7腳供電，以滿足內部電路的要求。

R1和R2的總阻值在800~1 000 kΩ之間，C5的容量一般在33~82μF,R1、R2、C5的取值不能太大，否則會導致電路啟動困難，甚至不能啟動。7腳的正常工作電壓應設計在12~14 V,若太低，會使過壓保護變得不靈敏；若太高，又會使過壓保護變得太靈敏。R3的值一般在10 Ω以下即可。

2.3 穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓取樣點設在主電壓+5 V輸出端，由精密型三端比較器IC2（TL431）和光電耦合器IC1（PC817）配合IC3內部電路來完成穩(wěn)壓控制，它能將取樣點的電壓穩(wěn)定在U0上，U0的大小可由式（2）計算。

式（2）中，VREF為TL431內部的基準電壓，等于2.5 V,R11和R10分別代表R11和R10的阻值，若將圖中的電阻阻值代入式（2）中，可以算出U0=5V.另外，從式（2）中還可發(fā)現(xiàn)，通過改變R11和R10的阻值就可對輸出電壓的高低進行設計。

穩(wěn)壓過程是這樣的：當某種原因引起各路輸出電壓升高時，+5 V電壓也必升高，經(jīng)R11和R10分壓取樣后，使IC2的1腳電壓上升，IC2導通增強，光耦IC1內部發(fā)光二極管發(fā)光增強，光電三極管導通增強（內阻變?。?，從而使IC3的2腳電壓降低，經(jīng)內部電路處理后，進麗使內部場效應開關管飽和時問縮短，開關變壓器儲能減少，各路輸出電壓下降，達到穩(wěn)壓的目的。如果輸出電壓降低，則穩(wěn)壓過程與上述過程相反。

值得注意的是，在設計電路時，取樣點一定要設在主電壓輸出端上，并根據(jù)主電壓的大小要求來確定R10和R11的值，R10和R11一定要選用精密電阻，誤差在1%以內。R5的取值范圍應為0.3~1 Ω，R5越小，電源的穩(wěn)壓范圍就越寬，但內部開關管的功耗會加大，過流保護靈敏度會變差。在交流220 V環(huán)境下，R5取0.47 Ω比較合適。

2.4 反峰吸收電路

在ICE2A165內部開關管截止瞬間，開關變壓器初級繞組會產(chǎn)生反峰電壓，為了防止反峰電壓擊穿開關管，必須在開關變壓器初級繞組上并聯(lián)皮峰吸收電路，即R4、C4和VD6.VD5一定要選用高壓快恢復管，如RF107、RGF10M等，C4的耐壓必須在1 kV左右，R4的功率須在1 W以上。

2.5 直流輸出電路

本電源輸出+5 V、+12 V和-12 V 3路直流電壓。+5 V為主電壓，向負載提供的電流較大，一般用3 A整流二極管進行整流，如1N5821、1N5822等，濾波電容的容量也選擇得比較大。+12 V和-12 V為副電壓，向負載提供的電流較小，一般用1.5 A整流二極管進行整流，如HER152、HER153、HER154等，濾波電容的容量也適當小一些。

3 結束語

ICE2A165及其姊妹芯片是一類非常完美的新型電源集成塊，因其內部包含了開關脈沖發(fā)生器和開關管，故外部電路比較簡單，加上具有完善的保護功能，所以穩(wěn)定性很好，故障率極低。實踐表明，基于ICE2A165的開關電源具有極高電壓穩(wěn)定性，當交流電在110~220 V之間波動時，輸出電壓紋絲不動。在+5 V輸出端接上5 Ω負載，連續(xù)通電24小時，ICE2A165上也無明顯溫升，電路運行十分穩(wěn)定?？梢哉fICE2A165是設計中功率開關電源的首選芯片，它必將受到廣大電子工作者的青睞，并具有廣闊的應用前景。