探究關于NCP1351B的腦電采集儀的電源設計與研究

1 引 言

隨著全球能源危機的加深，人類節(jié)能環(huán)保意識不斷加強，解決能源的浪費問題需求日趨迫切。世界各國制定相關電子電器產品的待機功耗要求。目前，歐洲委員會和歐洲消費電子制造商協(xié)會（EACEC）為消費品制定了法律，要求所有的電源產品的最大空栽功耗不得大于0.3 W。

傳統(tǒng)的單端反激式電源采用經典的UC3843控制芯片。UC3843是一款脈寬調制型（PWM）芯片。他是固定開關頻率，通過改變脈沖寬度來調節(jié)占空比。其缺點是受驅動脈沖傳輸延時的影響，負載變輕時，調節(jié)范同變窄。

另外輸出端一般要接假負載，以防止空載時輸出電壓升高。由于上述原因，采用UC3843控制的腦電采集儀電源的待機功耗偏大，無法滿足現代的節(jié)能要求。

安森美公司推出了綠色節(jié)能型芯片NCP1351B，該芯片采用固定峰值電流技術（類似于固定Ton），本文采用該芯片設計的腦電采集儀電源通過降低空載時的工作頻率，滿足了待機低功耗的要求；輸出端不接假負載，輸出電壓也不會升高，能夠提供高穩(wěn)壓、高精度的電源。

2 NCP1351B簡介

NCP1351B只需要極小的啟動電流（≤20μA），工作功耗小。其完善的保護功能，可以用來設計多種用途的電源：如輔助電源；低待機功耗的腦電采集儀電源；電池充電器等。各管腳的功能簡述如下：

FB：反饋輸入端。流進該端的電流決定芯片的工作頻率。

Ct：定時電容。定時電容容量決定無反饋電流時最大工作頻率。

CS：電流檢測端。接外部開關管的過電流檢測電阻。

GND：地。

DRV：驅動脈沖輸出端。接開關管的柵極。

Vcc：電源端。

LATCH：鎖定輸出端。當該端電壓超過VLATCH（一般為5 V），將關閉驅動脈沖。

TIMER：定時器設置端。外接電容，將設置保護電路的動作時間。NCP1351B具有如下獨特的特性：

（1）類似固定導通時間（Ton），改變關斷時間（Toff）的電流模式控制；

（2）極低的啟動電流；

（3）峰值電流補償，減小變壓器的噪音；

（4）可編程峰值電流檢測電壓，實現功耗的優(yōu)化；

（5）具有完善的保護功能，包括帶滯后特性的欠電壓保護（UVLO）、過電流保護（亦稱過載保護，OPP）、過熱保護（OTP）、輸出短路保護、控制環(huán)路的開環(huán)保護等功能；

（6）輕負載時，增加關斷時間（Toff），滿足低待機功耗的要求。

3 NCP1351B的關鍵技術分析

3.1待機工作模式

NCP1351B的待機工作模式基于輕負載時，反饋電流將減小，改變定時電容Ct的充電電壓，調節(jié)時鐘比較器翻轉的時間，從而改變工作頻率。

從NCP135 1B的反饋輸入端FB端流進光藕傳遞過來的反饋電流。實際上，FB端相對控制地可以等效一個二極管DFB，受控電流源IFB從控制地流出，在RB偏置電阻產生一個負壓降。此時，時鐘發(fā)生器的比較基準電壓值大約等于：

在空載或短路時，IFB幾乎接近于0，VCLOCK電壓達到最高，定時電容的充放電時間將延長，時鐘發(fā)生器的翻轉周期（T）將減?。ㄒ簿褪枪ぷ黝l率增加）。

在峰值電流控制模式下，空載時降低工作頻率。工作頻率會下降到人耳的可聽頻段，產生機械振蕩，很容易發(fā)出音頻噪音。NCP1351B通過固定峰值電流檢測，在輕載時、頻率下降，同時峰值電流大約只有最大峰值的30％，以免變壓器發(fā)生機械振蕩，產生音頻噪音，維持良好的待機能耗表現。

3.2負電流檢測技術

3.2.1 正電流檢測技術的缺點

傳統(tǒng)的電流型控制芯片，一般采用正電流檢測技術，這種檢測技術有以下缺點：

（1）無法調節(jié)峰值電流的檢測電壓，基準電壓集成在控制芯片內部；

（2）門電壓等于驅動電壓減去峰值電流檢測電阻（Rsense）上的電壓。

如果VCC=7 V，假設滿載，此時：

（3）MOS管開通時（由于Ciss存在），在Rsense上會產生一尖峰電壓，干擾控制環(huán)路，使電源穩(wěn)定性降低。而負峰值電流檢測技術可以解決上面問題。

3.2.2 電路工作原理

電路工作原理描述如下：

（1）當VCS》Vth，電流誤差放大器輸出低電平，不動作。

未完....

編輯：jq