文档介绍：PWM开关调整器及其应用电路
山东省临沂市电子工业局   毛兴武
中航技国际工贸公司   祝大卫
摘    要:PWM开关调整器在单片或同一封装中,含有控制电路和高压功率开关MOSFET。本文重点介绍PWM开
关调整器的典型应用电路。
关键词:PWM与功率MOSFET组合调整器应用电路
一、概述
进入20世纪90年代以来,全球开关型电源(SMPS)的年产量突破了10亿台。在SMPS中,200W以下的中、
低功率产品占90%左右。
小型化、模块化、轻量化、绿色化、高效率和高可靠性,是新型SMPS的主要特征。SMPS的设计涉及到电
气工程的许多方面,诸如EMC、PFC、热学、尺寸、重量、成本和可靠性等。微电子技术日新月异的发展,为
工程技术人员简化SMPS的设计提供了有效手段。近几年来,世界一些著名的半导体制造商,竞相推出PWM开
关调整器,除较大的电容和磁性元件外将各种功能的器件都集成到单片IC中或将功能完善、性能先进的PWM
控制器与高压开关MOSFET封装在一起,从而有效地减少了SMPS设计工作量,使线路更加简单紧凑,大大地提
高了SMPS的可靠性和性能价格比。
二、主要特征及优点
不论是哪一个公司生产的,也不论是什么型号的PWM开关调整器,尽管其内部结构和电气特性不同,但都
具有以下几方面的特征和优点:
1 集PWM控制器与高压功率开关(MOSFET)于一体,引脚数量大为减少。
在PWM开关调整器内部结构组成上,分两种类型:一种是功率低一些的产品,其PWM控制器和功率MOSFET集
成在同一个芯片上;另一种则是将PWM控制器与MOSFET通过隔离置于同一封装中。PWM开关调整器的引脚一般
仅为3~5个,有的虽然采用8脚或16脚封装,但其中有些引脚悬空或接地,从而使SMPS的印刷电路板(PCB)
设计简化,面积减小。
例如某公司生产的智能电源开关(SmartPowerSwitch,缩写为SPS)其内部结构如图1所示。SPS内装有性
能先进的PWM控制器和带有电流检测功能的开关MOSFET(SENSFET),3A/800V的器件采用4脚TO-220F封
装,6A、8A/800V的采用5脚TO-3P封装,10A/800V的采用5脚TO-3PL封装。
    
(a)五脚封装的SPS  (b)SPS由MOSFET管芯和PWM IC封装而成
图1   开关电源PWM开关调整器结构组成示图
2 将PWM控制器和功率MOSFET的外围元件尽可能地集成到PWM开关调整器中,使周围元件至少减少50%~
70%。从而大大地减小了PCB的尺寸和SMPS的成本。
图2为PWM开关调整器节省外围元件的示意图。图2(a)示出的是SPS将MOSFET的栅极驱动网络(Ron和Roff与
高速开关二极管1N4148组成加速电路)及800V的功率MOSFET源极电流检测电阻RS均集成到控制IC上。图2(b)
显示出SPS可以节省MOSFET栅极钳位齐纳二极管,之外,在开关损耗与
EMI之间实现了最优化折衷和比较理想的栅极驱动。SPS前沿消隐(LEB)电路可以省略外部低通滤波器元件
(Rr、Cr),并使开通时间最小化,不会引起电流检测失真,如图2
(c)所示。大多数PWM都可以省略振荡器