PWM芯片在开关电源中待机功能的设计实现

待机是指产品已连接到电源上，但处于未运行在其主要功能时的状态。待机的目的就是要降低电源在空载或轻载时的损耗。这可以通过许多控制功能芯片来实现，例如集成芯片L5991等。目前，很多PWM芯片还不具有变频的待机功能，因而，我们可以借鉴L5991芯片的这个功能电路来实现其他PWM芯片的待机功能。

2 L5991芯片的待机功能电路介绍

L5991芯片，是由BCD60II技术发展而来的，设计目的是用一个固定频率的电流模式控制，实现离线式DC/DC电源应用。L5991是一个标准电流型PWM控制器，该控制器具有可编程软启动，输出/输入同步，闭锁（用于过压保护和电源管理），精确的极限占空比控制，脉冲电流限制，用软启动来进行过流保护，和当空载或轻载时使振荡器频率降低的待机功能等优点。

图1是该芯片待机功能的基本内部电路。管脚2外接两个电阻（RA和RB）和一个电容(CT)，照图1中连接，是用来分别设置振荡器正常运行的工作频率（fosc）和待机模式的工作频率（fsb）。实际上，只要待机信号是高电平，该管脚能通过一个N沟道FET内部连于参考电压Vref，所以，定时电容CT通过RA和RB放电。当待机信号变低，N沟道FET就关闭且该管脚悬空，CT只通过RA放电，这样振荡器频率就会变低。VCT在正常运行中由Vref通过RA和RB控制,而在待机时通过RA来进行调控。当CT上的电压达到3V时，电容会快速地内部放电。当电压降到1V时，它开始再次充电。

图1 L5991芯片的待机功能基本电路

正常运行中RT将等于RA//RB，其频率公式为

fosc≌假如，由于负载减小使得主电流峰值降低，且Vcomp降低到一个固定极限（VT1）时，振荡器频率将被设置到一个较低的数值上（fsb）。假如，主电流峰值增加且Vcomp超过VT2时，振荡器频率将重置在正常值上（fosc）。频率的变化引起Vcomp的变化，并且由于能量平衡原因而方向相反，因而，提供一个恰当的滞后便可以防止振荡器频率在fsb与fosc之间变动。

3 反激式开关电源待机功能的实现

根据上述L5991芯片的待机原理，我们可以试想，在UC3842构成的反激式开关电源的基础上加入待机功能。通过对与负载相联系的反馈电压进行检测，利用芯片内部的误差放大器的输出值，对频率进行改变。

UC3842芯片的管脚1为误差放大器输出，图2为芯片待机功能的基本电路。

图2 芯片待机功能的基本电路

该电路的主要原理是：检测反馈电压经误差放大器后的输出值，通过一个迟滞比较器（施密特触发器），驱动开关管的开通或者关断，来实现RT的改变，从而改变电源的振荡频率。

我们可以看到，电源处于何种工作状态（正常工作或是待机），取决于迟滞比较器的阈值的设定，而该阈值取决于电源待机和正常工作时的误差放大器的输出值。

在实际设计的电路中，电源电路空载时，输出约为1.6V，而非轻载时为1.8V以上，因而，我们根据这个值来设定迟滞比较器的阈值。迟滞比较器由555芯片加上外围的电阻构成，该比较器的电路图如图3所示。

图3 迟滞比较器电路

图3中，555芯片的基准电源VDD为＋5V，由UC3842的脚8输出基准电压给定。迟滞比较器的上下阈值计算如下：

VTH=VDD （3）

VTL= （4）

根据以上确定的阈值，确定各个电阻的阻值。

电源电路负载变化时，根据迟滞比较器的阈值，电源工作在相应的频率。

4 试验结果

根据以上原理搭构了由UC3842芯片控制的单端反激式开关电源电路[1][2][3]，并加入了待机电路，其中取CT=4700μF，RA=RB=20kΩ，验证了以上原理。

5 结语

由UC3842构成的开关电源，完全可以加入待机功能电路来实现待机功能，在空载的时候降低开关频率，有效地减少开关损耗。并且，完全可以在其他PWM芯片上也加入类似的检测控制电路来实现待机功能。