安森美高压开关器NCP107x用于12V/12W辅助电源应用

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原创于 2025-11-03 09:42:32 发布 · 829 阅读

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#PWM #电源 #消费电源 #方案 #大大通

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安森美（onsemi）高压开关器（High-Voltage Switcher）是一种将PWM控制器与高压MOSFET集成在一个封装中的功率器件。PWM控制器通常是固定开关频率（fixed switching frequency）的反激式转换器（flyback converter）或变频的准谐振反激式转换器控制器（quasi-resonant flyback converter, QR flyback）。高压MOSFET一般使用600V至1000V的高压MOSFET，RDS(ON)通常介于1欧姆至10欧姆之间。高压开关器的封装一般有DIP和SMD两种，常见的DIP封装包括DIP-8和DIP-7（如图一所示），SMD封装包括SIOC-8、SIOC-7、SOT-223（如图二所示）或TO-89等封装。由于高压开关器受限于封装或散热条件的限制，通常输出功率会在50瓦以下，因此高压开关器通常用于辅助电源（auxiliary power）或待机电源（standby power）。常见的应用场景包括白色家电（White Goods）、智能电表（Smart Meter）、工业电源（industrial power）等辅助电源。

图一、DIP-7封装

图二、SOT-223封装

今天要介绍的主角是安森美NCP107x系列的高压开关器，它是一款定频电流模式的控制器，并将一个700V MOSFET集成在同一封装内的高压开关器。这款产品适用于90Vac至264Vac输入电压的应用范围。图三展示了NCP107x的一种典型应用电路，其应用电路非常简洁，适合用于辅助电源。此外，安森美NCP107x系列的高压开关器还提供动态自我高压启动功能，无需额外的辅助电源即可轻松启动控制器。NCP107x系列的高压开关器在启动方面还提供1ms软启动功能（soft start function），以减少开机时的应力（stress），同时也能有效降低输出过冲问题（overshoot）。另外，NCP107x系列的高压开关器还具备频率抖动功能（frequency jittering function），通过这种方式可以将主要开关元件附近的能量分散，从而实现软化EMI的效果。安森美NCP107x系列的高压开关器，其Flyback应用电路也非常简洁，如图三所示，并且提供了相当完善的功能：

1. 输出短路保护（Output Short Circuit Protection）：采用基于时间计数的自动恢复（Auto-Recovery with Timer Based Detection）保护机制。

2. 过电压保护（Over Voltage Protection）：通过辅助绕组实现过电压保护的自动恢复保护机制。

3. 频率抖动（Frequency Jittering）与频率折返模式（Frequency Foldback Mode）功能：用于分散主要开关元件的EMI能量，并限制开关频率的范围以优化EMI表现。此外，频率折返模式（Frequency Foldback Mode）功能还可以优化轻载时的效率表现。

4. 内部温度关断（Internal Temperature Shutdown）保护。

图三、NCP107x系列的典型应用线路图

今日主题以安森美NCP1077STAT3G作为12V/12W辅助电源应用，其主要规格如下：输入电压范围为90Vac~264Vac，满载效率大于75%，输出电压变动率需控制在3%以内。其线路图是按照图三的典型应用线路设计，变压器使用EE22铁心，根据BCM公式可计算出此12V/12W变压器的一次侧感量，这里我们取1mH的电感量，一、二次侧匝数比为6:1，即NP:NS:NVCC为74Ts : 12Ts : 12Ts。该方案选择100V/3A肖特基二极管作为二次侧输出整流器。12V/12W辅助电源方案是使用手边易获取的元件组装而成，PCB采用洞洞板实现，实际组装完成的成品如图四所示。12V/12W辅助电源方案满载效率在90Vac时为77.97%、115Vac时为79.63%、230Vac时为78.84%、264Vac时为77.77%，图五展示了12V/12W辅助电源方案在不同输入电压和负载下的效率表现。12V/12W辅助电源方案的空载功耗分别为90Vac时107mW、115Vac时152mW、230Vac时570mW、264Vac时752mW，图六展示了该方案在不同输入电压下的空载功耗表现。输出电压变动率在90Vac时最大为0.33%、115Vac时最大为0.33%、230Vac时最大为0.33%、264Vac时最大为0.33%，图七展示了该方案在不同输入电压和负载下的输出电压变动率。12V/12W辅助电源方案在90Vac和264Vac下的输出电压上升时间分别为17.6ms和11.4ms，图八展示了该方案在90Vac时的输出电压上升时间，图九展示了该方案在264Vac时的输出电压上升时间。12V/12W辅助电源方案在90Vac和264Vac下NCP1077 VDS的最大电压应力分别为330V和558V，图十展示了该方案在90Vac满载时的VDS电压波形，图十一展示了该方案在264Vac满载时的VDS电压波形。12V/12W辅助电源方案在90Vac和264Vac下二次侧整流肖特基二极管的最大电压应力分别为43.2V和86.4V，图十二展示了该方案在90Vac满载时二次侧整流肖特基二极管的电压波形，图十三展示了该方案在264Vac满载时二次侧整流肖特基二极管的电压波形。