如今，在电讯及网路等应用中，广泛采用分布式电源架构，使电源供应尽可能地贴近负载，从而为系统中的不同负载供电，并提供更高的可靠性、弹性及散热性能。安森美半导体为这些应用提供宽广范围的分布式电源方案，其中既包括隔离型方案，也包括非隔离方案。

本文重点介绍安森美半导体新推出的整合200 V功率电晶体和高压启动电路的隔离型返驰/升压稳压器NCP1032。 NCP1032是小型化PWM开关稳压器，用于返驰、顺向或升压类电压转换电路。此元件外部可调开关频率，最高可到1 MHz，开关频率可外同步。其他关键特性包括+/-1%的参考电压精度、逐波限流点外部可调、可调的输入欠压和过压保护、故障状态下频率回缩、整合电流取样前沿消隐电路和过热保护等。NCP1032非常适合于24 V/48 V电讯电源应用，也可用于医疗系统隔离电源、乙太网供电(PoE)、隔离型DC-DC转换器次级端偏压电源、独立式低功率DC-DC转换器、低功率偏压电源、低功率升压转换器等应用。

NCP1032主要功能

1) 高压启动电路和动态自供电

NCP1032内部整合200 V电流源，当VDRAIN电压上升超过16.3 V时，电流源开始输出12.5 mA的电流，对Vcc上的电容充电，Vcc电容充到10.5 V时电流源关断；当Vcc电压降到7.55 V时内部电流源再开通对Vcc电容再次充电。 Vcc电容上的电压可以维持晶片正常工作；高压启动和动态自供电电路省去了外部辅助电源电路，节省了成本和面积。

在大多数情况下，用户都希望降低晶片自供电产生的功耗，这可以通过从变压器的辅助绕组上取电来解决。 Vcc上升到10.5 V时，晶片可以正常启动，只要辅助绕组上产生的电压可以维持Vcc在7.55 V以上，就可以避免内部高压电流源接通，从而降低功耗，这时晶片正常运行；在输出短路或超载状态下，Vcc有可能下降到6.95 V以下，这时功率管关断，晶片会进入复位启动模式，高压电流源会开通对Vcc电容充电，Vcc上升到10.2 V时输出会重新启动。而在输出超载时，Vcc在6.95 V以上时不会进入复位启动模式。图1是高压启动电路。

图一 : NCP1032的高压启动电路

启动结束时，NCP1032会有1 V的过冲，如果想减小缓启动结束时的过冲电压，就要使COMP脚电压从4.2V到稳态值之间的转换时间尽可能缩短，也就是说要加快补偿回应速度，见图2。

图二 : NCP1032的过冲

在较高频率时，输入功率会跟随输入电压线性上升，这主要是因为NC​​P1032的限流前沿消隐电路(LEB)及传播延迟会使晶片至少有100ns导通时间，在工作频率比较高的情况下，100ns的工作周期时间有点大，会出现位移，输入传递的功率也会比较大，造成高频时的短路保护的功率有所增加。

NCP1032的限流设定包括前沿消隐电路，功率管的峰值电流用外部电阻进行设定，图3左边是外部电阻设定电流值曲线。

图三 : 限流设定

2) 缓启动

NCP1032内部整合的缓启动电路可降低在启动过程中，功率管上的电压应力和变压器上的峰值电流。当Vcc上升到10.5 V，欠压保护释放后，晶片进入缓启动过程。在缓启动过程中，COMP电压被钳位在4.2 V，功率管的峰值电流从57 mA开始逐个周期增加，直到电流上升到限流设定点后、或COMP脚电压下降到3.5 V时，输出电压进入修正阶段。

在缓启动过程中，如果在功率管电流上升到限流点之前，输出电压上升到稳定值，COMP脚电压会下降3.5 V以下，则功率管电流不会上升到设定值。如果功率管电流上升到限流点后，输出电压还没有上升到设定值，则功率管电流会限定在限流设定值，不会再增加。缓启动时间和输入电压、负载大小和输出电容容量相关，如图4(左图和右图的时间刻度是不同的)。

图四 : 缓启动时间和输入电压、负载大小和输出电容容量的关系

3) 过压(OV)和欠压(UV)保护

NCP1032有过压/欠压管脚，用于输入电压的过压/欠压保护，管脚6电压低于1 V或高于2.4 V时，NCP1032功率管会关闭，晶片通过内部高压电流源进行动态自供电，直到过压/欠压释放为止。欠压保护和过压保护分别有70mV和158mV的迟滞。 NPC1032两个版本中，NCP1032B只有欠压，没有过压保护功能。图5是过压保护、欠压保护的设定方法及工作方式。

图五 : 过压保护、欠压保护的设定及工作

4) 最大工作周期和频率外同步

NCP1032内部振荡器设计可以支持最高1 MHz的工作频率，工作频率设定与外部电容CT设定同步，晶片内部产生电容充电的放电电流源，充电电流为172μA，放电电流为512μA,充放电时间比例为1 ：3，充电电压峰值为3.5V，放电电压谷点为3V。

在放电过程中，功率管是关闭的，因此该器件支持的最大工作周期被限制在75%以下。 NCP1032支持频率的外同步，CT设定的工作频率要比同步频率低25%，见图6。

图六 : NCP1032最大工作周期和工作频率

5) 输入电压前馈

输入电压前馈使转换器可以快速回应输入电压的变化，NCP1032通过CT脚也可以支持输入电压前馈功能，如图7。前馈电阻的存在会改变最大工作周期和工作频率。如果想将最大工作周期设定在固定值，RFF可以接固定电压。

图七 : 电压前馈

6) 最小工作周期可跳周期

NCP1032内部的PWM比较器和锁存器延时时间在200 ns以内，如果工作周期小于200 ns，晶片会进入跳周期模式来保证输出电压稳定，但输出电压纹波可能会有增加。

NCP1032的典型应用

图8显示的是基于NCP1032的48 V到隔离式12 V/3 W偏压电源电路。此电路通过辅助绕组供电，同时在辅助绕组上进行电​​压取样补偿。 NCP1032配​​置在返驰式拓扑结构中，并以不连续导电模式(DCM)工作，提供了一个低成本、高效率的解决方案。变压器T1可采用CoilCraft B0226?EL，增加绕组可以支持多路隔离电压输出；CCT将开关频率设置为约300 kHz。具体的设计过程可以参考安森美半导体的应用指导AND8119。由R3和R4组成的电阻分压器设置欠压锁定阈值约为32 V。

图八 : 48 V到隔离式12 V/3 W偏压电源电路

在布局建议方面，为了防止EMI问题，高频开关的大电流铜线应进行最佳化。因此，功率电流路径和电源地线，尤其是变压器的走线连接(一次侧和二次侧)要使用短而宽的引线。图9是最佳化的PCB布局实例。

图九 : 优化的PCB布局实例

图10是NCP1032的另一个典型应用——没有辅助绕组的48 V 至 12.0 V DC?DC转换器。

图十 : 没有辅助绕组的48 V 至 12.0 V DC?DC转换器

为了帮助用户充分发挥NCP1032的优势，安森美半导体还提供其他设计工具支持，包括NCP1032评估板、NCP103x设计表格、应用注释AND8119，以及Pspice仿真模型。在这些工具的支持下，工程师可以简化设计过程，加快各种辅助电源的上市时间。

总结

安森美半导体为解决二次侧控制方案需要初级侧启动IC的问题，推出了整合200 V功率管和高压启动电路的返驰/升压调整器NCP1032，它可以实现稳定可靠的二次侧IC供电，广泛用于PoE、-48 V通讯系统和太阳能逆变器等应用。