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　　隨著低碳經濟的提出，AC/DC電路必將從傳統開關電源向綠色開關電源轉型。所謂綠色開關電源實際上是一種高效節能型開關電源，它有3大優點，即效率高，性能好，電路結構簡潔。近年來，國外一些半導體公司紛紛推出綠色電源芯片，這為AC/DC電路的轉型提供了條件。在眾多的綠色電源芯片中，LD7552B及其姊妹芯片極具代表性。LD7552B能輸出PWM(脈沖寬度調制)開關脈沖，可與開關場效應管、開關變壓器、精密三端比較器、光電耦合器等元器件構成綠色開關電源，通過合理選擇外部元件的參數，可以使開關電源具有較寬的穩壓范圍和較靈敏的保護特性。基于LD7552B的開關電源可廣泛用于液晶顯示器、液晶電視機、電源適配器、打印機、復印機等設備中，具有廣泛的應用前景。

　　1 LD7552B介紹

　　1.1 內部結構

　　LD7552B是Leadtrend(通嘉)科技公司推出的具有綠色工作模式的電源控制集成塊，負責產生開關脈沖，還能完成穩壓控制及各種保護。LD7552B內部結構如圖1所示，它具有良好的防靜電功能、電流模式控制功能、無噪聲綠色模式控制功能和多種保護功能(如過壓保護、過載保護等)。該集成塊啟動電流低(小于20μA)，功耗低(小于0.4 W)，利用它可以設計出30～60 W的綠色開關電源。

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　　值得一提的是，LD7552B與LD7552D互為姊妹芯片，它們之間的區別體現在4腳外部。LD7552B的4腳外部一般接100 kΩ電阻，而LD7552D的4腳外部一般接0.047μF電容，代換時應注意這一點。無論是LD7552B還是LD7552D都能推動多種型號的開關場效應管，如2SK2630，2SK2645，2SK2649等，應用時可根據實際情況選定。

　　1.2 封裝形式

　　LD7552B及LD7552D均采用DIP-8封裝形式，其外形及尺寸如圖2所示。

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　　2 電路設計

　　利用LD7552B設計出的開關電源如圖3所示，該電源能輸出+5 V和+14 V直流電壓，輸出功率達40 W，+5 V電源的輸出電流可達2 A，+14 V電源的輸出電流可達2.2A。

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　　2.1 交流輸入及整流濾波電路

　　這部分電路主要由電源開關S1、保險管F1、負溫度系數熱敏電阻NR1、互感濾波器L1、橋堆BD1、濾波電容C2和C3等元件構成。其功能是完成交流電壓的傳輸及整流濾波任務，最后在C2上得到300 V左右的直流電壓。

　　因電源功率較大，故開機浪涌電流也較大，保險管F1選用2 A/250 V規格;采用一節互感濾波器來濾除電網中的干擾，L1選用電感量為4 mH的互感濾波器即可;橋堆選用整流電流為2 A，耐壓為500 V以上即可(如2KBP06～2KBP10系列);C2選用100～150 μF，耐壓為400 V以上的電解電容。為了改善高頻濾波效果，C2上可并聯一個高壓陶瓷電容C3。串入負溫度系數熱敏電阻NR1的目的是為了減小開機浪涌電流，NR1的常溫阻值可選在6～9 Ω/4 A。

　　2.2 LD7552B的3腳和7腳外部電路

　　3腳和7腳外接啟動電路和供電電路，其任務是開機瞬間為芯片提供啟動電壓，正常工作期間為芯片提供供電電壓。電路啟動時，LD755 2B的3腳索取的電流小于20μA，屬微電流啟動方式，故啟動電阻R1，R2，R3的總阻值可選擇在1 000 kΩ左右。電路工作后，7腳索取的電流達2 mA，此時R1，R2，R3無法提供如此大的電流，故由開關變壓器的繞組、R8，D1等元件構成的供電電路來給7腳供電，以滿足內部電路的要求。C6的容量一般在10～47μF，D1一定要選用耐壓在200 V以上，整流電流在0.8 A以上的快恢復二極管(如FR103～FR106等)，R8的阻值一般在10 Ω以下。R1，R2，R3，C6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12～16V。

　　2.3 LD7552B的4腳外部電阻

　　LD7552B的正常振蕩頻率由4腳外部電阻進行設定，可由下式計算。

　　f=(65/R4)×100

　　式中：f表示LD7552B的正常振蕩頻率，單位為kHz;R4表示4腳外部電阻的阻值，單位為kΩ。例如，當4腳外部電阻為100 kΩ時，振蕩頻率為65 kHz。選擇4腳外部電阻的阻值時，一定要確保f在50～130 kHz之間，也就是說R4的取值范圍在50～130 kΩ之間。

　　2.4 LD7552B的6腳外部電路

　　6腳用來檢測開關管的電流，以實現過流保護。6腳外部需接一個RC濾波器(由R5和C8構成)，一則可以防止脈沖前沿損壞6腳內部電路，二則可以避免電路誤保護。RC濾波器的時間常數不宜太大，只要確保脈沖前沿有350 ns的延時即可。開關管源極電阻R7對電路的輸出功率及過流保護靈敏度有很大影響，R7越大，過流保護點就越低，電路的輸出功率也就越小;若R7越小，過流保護點就越高，電路的輸出功率也就越大。因此，選擇R7的阻值時，一定要兼顧上述2個方面。實驗表明，當開關管源極電阻選為0.47Ω/2 W時，電路的帶負載能力大于40W，過流保護點約為2A。為了使設計略留有余地，R7可選為0.43Ω/2W。

　　2.5 穩壓電路

　　精密型三端比較器IC3、光電耦合器IC2及3只取樣電阻(R14，R16及R15)均為穩壓電路中的關鍵元件。精密型三端比較器可選用KIA431A或TL431A，光電耦合器可選用PC123或PC817。輸出電壓的大小與三只取樣電阻(R14，R16及R15)的阻值息息相關，當輸出電壓為+5 V和+14 V時，根據基爾霍夫定律，很容易推導出R14，R16和R15之間有下式的關系。

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　　式中：R15，R14和R16分別代表電阻R15，R14和R16的阻值。如果R14和R16分別取3.6 kΩ和33 kΩ時，可以算出R15的阻值為2.4 kΩ。在實驗中發現，當R15為2.43 kΩ時，+5 V和+14 V輸出電壓最準確。值得注意的是，R14，R15和R16一定要選用精密電阻，誤差在1%以內，否則會影響穩壓精度，加大輸出電壓的誤差。

　　2.6 開關管及反峰吸收電路

　　開關管VT1應選用UDSS≥600 V，IDM≥6 A，PDM≥50 W，RDS<1.5 Ω的場效應開關管，如2SK2630，2SK2645，2SK2649，2SK2677，2SK2761等。

　　在開關管截止瞬間，開關變壓器初級繞組會產生反峰電壓，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反峰吸收電路，即R9，C5和D3。D3一定要選用高壓快恢復管，如RF107，RGF10M等，C5的耐壓必須在1.5 kV以上，容量為1～2 nF;R9的功率須在2 W以上，阻值為100 kΩ左右。

　　2.7 直流輸出電路

　　本電源輸出+5 V，+14 V兩路直流電壓，都能向負載提供2 A以上的電流。+14 V整流一般選用耐壓在100 V以上，平均整流電流在6 A以上的雙二極管進行整流，如FCH10U10，FCH10A15，SP10100等，濾波電容的總容量應在1 000μF以上，最好采用LC濾波。+5 V整流一般選用耐壓在50 V以上，平均整流電流在3 A以上的快恢復二極管進行整流，如31DQ06系列、31DQ09系列等，濾波電容的總容量應在2 000 μF以上，最好也采用LC濾波。

　　3 電路工作原理

　　3.1 啟動過程

　　220 V交流市電經BD1整流、C2濾波獲得300 V左右的直流電壓。該電壓經啟動電阻R1，R2，R3送至IC1的3腳，經內部電路對7腳外部電容(C6和C4)充電，使7腳電壓上升。當7腳電壓達到16 V時，內部電路啟動，并從8腳輸出開關脈沖，開關管VT1進入開關工作狀態。電路工作后，開關變壓器1～3繞組上的脈沖電壓經R8限流、D1整流，C6、C4濾波后，獲得12V左右的直流電壓提供給7腳，作為IC1的供電電壓。LD755-2B具有綠色工作模式，在輕載運行(如待機)時，內部綠色模式控制器工作，振蕩頻率變為20 kHz左右，此時電源工作于綠色模式下，其功耗僅0.4 W左右。當負載提高時，芯片轉為正常工作模式，此時振蕩頻率不受綠色模式控制器的控制，頻率提高至65 kHz。模式的轉換是由內部電路檢測2腳電壓來實現的，當2腳電壓低于2.35 V時，電路就工作于綠色模式。

　　3.2 各路電壓輸出過程

　　開關變壓器有兩個帶中心抽頭的繞組，這兩個繞組采用并聯連接。它們的上端接地，下端并聯后作為+14 V繞組的輸出端，中心抽頭并聯后作為+5 V繞組的輸出端。電路工作后，+14 V繞組輸出的脈沖電壓經D4(2個并聯二極管)整流，C13，L2，C14濾波后，產生+14 V的直流電壓。+5 V繞組輸出的脈沖電壓經D5整流，C10，L3，C11濾波后，產生+5 V直流電壓。

　　3.3 穩壓過程

　　該電源是通過調整開關脈沖的占空比來實現穩壓控制的，穩壓主取樣點設在+5 V輸出端，由R14和R15對+5 V電壓進行取樣;輔助取樣點設在+14 V輸出端，由R16和R15對+14 V電壓進行取樣。當某種原因(如電網電壓上升，負載變輕等)引起各路輸出電壓上升時，送至IC3控制腳的取樣電壓也上升，從而使IC3導通加強，IC2中的發光二極管和光屯三極管導通也增強，IC1的2腳電壓下降，經內部電路調節后，其8腳輸出的脈沖寬度變窄(占空比減小)，開關管VT1飽和時間縮短，各路輸出電壓下降。當某種原因引起各路輸出電壓下降時，則穩壓過程與上述相反。

　　3.4 保護過程

　　(1)過流保護。當某種原因(如負載過重等)引起開關管VT1的電流增大時，R7上的電壓必升高，該電壓經R5送至IC1的6腳，只要6腳電壓達到0.85 V，并持續350 ns時，內部過流保護電路動作，使8腳提前輸出低電平，VT1提前截止，從而有效抑制電流的進一步上升，使VT1不至于過流而損壞。

　　(2)過載保護。當負載出現短路時，+14 V和+5 V電壓接近0 V，此時IC3和IC2截止，IC1的2腳電壓會上升，只要2腳電壓上升至5 V，且持續60 ms，內部電路就會執行過載保護，8腳停止脈沖輸出。

　　(3)欠壓保護。欠壓保護是由IC1的7腳內部電路來完成的。開機后，C6被充電，若C6上的電壓不能達到16 V，IC1就不會工作，處于欠壓保護狀態。若C6上的電壓能達到16 V，IC1就工作，一旦電路工作后，7腳電壓只需維持在10～16 V之間即可，如果某種原因使得C6兩端電壓下降至10 V以下時，IC1立即停振，8腳停止脈沖輸出，進入欠壓保護狀態。

　　(4)過壓保護。當穩壓環路開路時，各路輸出電壓會大幅上升，C6的電壓也會上升，只要該電壓達到28 V，IC1內部電路立即執行過壓保護，8腳停止脈沖輸出。

　　值得注意的是，當LD7552B進入保護狀態后，其狀態不能自動鎖存，當保護條件不具備時，電路就會自行解除保護狀態，重新工作。工作后，若保護條件又具備，則再一次進入保護狀態，如此循環。也就是說，當電路進入保護狀態時(過流保護除外)，電路會間歇工作(即所謂的“打嗝”)。此時，輸出電壓及LD7552B相關引腳電壓會波動。

　　4 關鍵檢測點

　　該電源有一個目擊檢測點和兩個關鍵檢測點。當電源出故障時，通過檢測這些點就能很快找到故障所在。保險管F1是目擊檢測點，通過觀察或測量F1是否燒斷，可以判斷故障的性質。當F1燒斷時，說明電源中有短路故障存在，短路部位一般發生在整流橋堆(BD1)、濾波電容C2，C3或開關管VT1上。C2上的電壓是第一關鍵檢測點，通過檢測此點電壓可以判斷故障部位。例如，當電源不工作時，若測得C2上的電壓為0 V，說明故障在交流輸入電路或整流電路上;若C2上有300 V電壓，說明故障部位在C2之后的電路中。LD7552B的7腳是第二關鍵檢測點，當電源不工作時，通過測量該點電壓可以縮小故障部位。例如，通電后，7腳電壓達不到16 V，說明電路不工作是因啟動電壓過低而引起的;若7腳電壓大幅度擺動，說明電路進入保護狀態。

　　5 結語

　　LD7552B是一種非常完美的新型綠色電源芯片，具有很強的調壓功能和完善的保護功能，所以穩定性和可靠性都很高，且能根據負載的大小自動改變工作模式。實踐表明，基于LD7552B的開關電源能在90～240 V交流環境中穩定工作，在輸出40 W功率的情況下，電源自身損耗僅3 W左右，效率達90%以上;在綠色模式下，電源自身損耗僅0.4 W左右。LD7552B是設計中大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，具有廣闊的應用前景。