电源管理芯片在开关电源中的应用

储庆庆

（安徽工业大学，安徽 马鞍山 243000）

1 国内外发展现状

目前，国际上电源管理芯片领先的厂家主要有intel、TI等[1]，主要研制应用面广泛、低功耗以及小型化的电源管理芯片。这些芯片被大量应用于汽车电子、家电[2]以及航天电源。随着我国科技水平的不断进步，国内许多厂家也正在致力于研制小型的AC/DC、DC/DC以及DC/AC电源管理芯片。

开关电源芯片小型化的发展带来了许多优点，如开关频率高[3]、效率高、功耗低、体积小以及成本低。虽然传统电源模块具有更高的稳定性，功能更加成熟，且输出带载能力也是小型化电源管理芯片所不能及的[4]，但是由于其体积大和成本高，现在逐渐被新一代的开关电源管理芯片所替代。

2 LM5026介绍

LM5026是一种PWM电流模式控制的开关电源管理芯片，采用主动夹紧技术，提高了生产效率。与传统的catch绕阻或RDC箝位/复位相比，它提高了输出功率。引脚提供了主电源开关控制（OUT_A）和有源箝位开关控制（OUT_B）两个控制输出。该芯片内部包含MOS管和双极器件，具有优越的闸门驱动特性[5]。LM5026具有很宽的输入电压范围，最低电压为8 V，最高可达到100 V，且芯片可编程最大占空比结合外部电路实现过欠压的关断功能。此外，芯片自身具备软启动能力，能极大地降低输入浪涌冲击电流。

LM5026共有16个引脚，如图1所示。其中：1脚和10脚为电源输入脚，为电源提供输入；2脚为欠压锁定脚，当芯片检测到输入电压低于额定输入电压范围时，电源会出入欠压关断状态，并且是锁定的，无法自动重启，必须重新上电至额定输入电压范围；3脚为电流模式控制脚，该引脚主要是对整个反激式变换器的环路进行控制，将检测到的输出电压进行闭环控制；4脚为重启定时器脚，该引脚是可外部操作引脚，选择合适的电容值，可以得到不同的重启延时时间，通常电容容量越大，延时时间越长，电容容量越小，延时时间越短；5脚为外接电阻控制脚；6脚为输出5 V控制脚；7脚为输出过压保护脚，当芯片检测到输入电压高于额定输入电压范围时，电源会出入过压关断状态，并且是锁定的，无法自动重启，必须重新上电至额定输入电压范围；8脚和9脚为脉冲控制脚，通过控制脉冲的占空比来实现电源电压的输出；11脚为模拟返回脚；12脚为软启动脚，该引脚外部电路连接合适的按照电阻电容可以实现电路的软启动过程；13脚为脉冲调制脚；14脚为振荡器控制脚；15脚为振荡脚；16脚为最大占空比控制脚，该引脚可以通过选择合适的电阻值来控制电源的最大占空比。

3 LM5026典型应用电路

LM5026典型应用电路如图2所示，LM5026芯片外围电路由电阻、滤波电容、MOS管、整流二极管、稳压二极管、TLP291光耦、变压器、LC滤波电路组成。芯片通过外围电路控制OUT_A和OUT_B输出占空比，将输入的DC电压变成AC电压，经变压器T1得到需要的AC电压，之后再经整流二极管将AC电压变为DC电压，从而实现DC/DC变换。通过芯片的DC/DC转换[6]，可实现高压与低压之间的隔离转换，避免了不隔离DC/DC转换的缺点。

4 LM5026实际应用电路

LM5026实际应用电路包括输入输出滤波电路、主电路、芯片外围电路以及反馈电路4个部分，如图3所示。其中，输入滤波电路由输入电容实现；输出滤波电路由输出电容和电感组合成LC滤波电路；主电源芯片中OUT-A和OUT-B通过控制占空比[7]实现DC/AC转换；CS脚和COMP脚反馈至电源芯片内部分别控制电源芯片的电流模式和PWM；主电路由变压器和二极管组合实现AC/AC转换，再通过二极管实现AC/DC转换。

图2 LM5026典型应用电路图

输入滤波电路由输入电容和差模电感组成[8]，如图4所示。输入滤波电容主要考虑耐压值和容量，输入电压在18～36 V。在此由大小为4.7 μF、耐压值为50 V的电容和0.1 μH的差模电感实现LC输入滤波电路。

输出滤波电路由共模电感和电容组成，如图5所示。输入电容容量选取为47 μF，通过电容实现EMI滤波，由负载释放电源关闭后电容里存储的电压。

实验结果如表1所示，用LM5026作低压DC/DC电源，电源效率能够达到82%，纹波电压在20 mV左右，电流调整率为2%。电源的源效应非常好，输入在18～36 V时，输出无变化。

图3 LM5026实际应用电路图

图4 输入滤波电路图

图5 输出滤波电路

表1 测试数据表

5 结 论

LM5026是一款良好的降压芯片，具有出色的电压调整率和电流调整率，可搭配合适的外围电路实现电流模式的PWM控制、最佳工作占空比以及振荡频率。它的内部具备软启动电路，可很好地抑制浪涌电流，从而为后端设备提供良好的工作环境。此外，自身具备的可编程欠压保护和过压保护功能，可保护芯片本身及外围电路元器件。使用芯片替代传统不隔离的BUCK电路、BOOST电路[9]以及隔离的反激式和正激式变换器，能够简化电路结构。通过借助合适的芯片搭配简单的外围电路不仅能实现DC/DC变换，还能得到一个更加完善的DC/DC变换器，在电磁兼容[10]方面也能够做得很好，使得电源在整个系统更加稳定和高效。