探究关于NCP1351B的脑电采集仪的电源设计与研究
1 引 言
随着全球能源危机的加深，人类节能环保意识不断加强，解决能源的浪费问题需求日趋迫切。世界各国制定相关电子电器产品的待机功耗要求。目前，欧洲委员会和欧洲消费电子制造商协会（eacec）为消费品制定了法律，要求所有的电源产品的最大空栽功耗不得大于0.3 w。
传统的单端反激式电源采用经典的uc3843控制芯片。uc3843是一款脉宽调制型（pwm）芯片。他是固定开关频率，通过改变脉冲宽度来调节占空比。其缺点是受驱动脉冲传输延时的影响，负载变轻时，调节范同变窄。
另外输出端一般要接假负载，以防止空载时输出电压升高。由于上述原因，采用uc3843控制的脑电采集仪电源的待机功耗偏大，无法满足现代的节能要求。
安森美公司推出了绿色节能型芯片ncp1351b，该芯片采用固定峰值电流技术（类似于固定ton），本文采用该芯片设计的脑电采集仪电源通过降低空载时的工作频率，满足了待机低功耗的要求；输出端不接假负载，输出电压也不会升高，能够提供高稳压、高精度的电源。
2 ncp1351b简介
ncp1351b只需要极小的启动电流（≤20μa），工作功耗小。其完善的保护功能，可以用来设计多种用途的电源：如辅助电源；低待机功耗的脑电采集仪电源；电池充电器等。各管脚的功能简述如下：
fb：反馈输入端。流进该端的电流决定芯片的工作频率。
ct：定时电容。定时电容容量决定无反馈电流时最大工作频率。
cs：电流检测端。接外部开关管的过电流检测电阻。
gnd：地。
drv：驱动脉冲输出端。接开关管的栅极。
vcc：电源端。
latch：锁定输出端。当该端电压超过vlatch（一般为5 v），将关闭驱动脉冲。
timer：定时器设置端。外接电容，将设置保护电路的动作时间。ncp1351b具有如下独特的特性：
（1）类似固定导通时间（ton），改变关断时间（toff）的电流模式控制；
（2）极低的启动电流；
（3）峰值电流补偿，减小变压器的噪音；
（4）可编程峰值电流检测电压，实现功耗的优化；
（5）具有完善的保护功能，包括带滞后特性的欠电压保护（uvlo）、过电流保护（亦称过载保护，opp）、过热保护（otp）、输出短路保护、控制环路的开环保护等功能；
（6）轻负载时，增加关断时间（toff），满足低待机功耗的要求。
3 ncp1351b的关键技术分析
3.1待机工作模式
ncp1351b的待机工作模式基于轻负载时，反馈电流将减小，改变定时电容ct的充电电压，调节时钟比较器翻转的时间，从而改变工作频率。
从ncp135 1b的反馈输入端fb端流进光藕传递过来的反馈电流。实际上，fb端相对控制地可以等效一个二极管dfb，受控电流源ifb从控制地流出，在rb偏置电阻产生一个负压降。此时，时钟发生器的比较基准电压值大约等于：
在空载或短路时，ifb几乎接近于0，vclock电压达到最高，定时电容的充放电时间将延长，时钟发生器的翻转周期（t）将减小（也就是工作频率增加）。
在峰值电流控制模式下，空载时降低工作频率。工作频率会下降到人耳的可听频段，产生机械振荡，很容易发出音频噪音。ncp1351b通过固定峰值电流检测，在轻载时、频率下降，同时峰值电流大约只有最大峰值的30％，以免变压器发生机械振荡，产生音频噪音，维持良好的待机能耗表现。
3.2负电流检测技术
3.2.1 正电流检测技术的缺点
传统的电流型控制芯片，一般采用正电流检测技术，这种检测技术有以下缺点：
（1）无法调节峰值电流的检测电压，基准电压集成在控制芯片内部；
（2）门电压等于驱动电压减去峰值电流检测电阻（rsense）上的电压。
如果vcc=7 v，假设满载，此时：
（3）mos管开通时（由于ciss存在），在rsense上会产生一尖峰电压，干扰控制环路，使电源稳定性降低。而负峰值电流检测技术可以解决上面问题。
3.2.2 电路工作原理
电路工作原理描述如下：
（1）当vcs》vth，电流误差放大器输出低电平，不动作。
未完....
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传统的单端反激式电源采用经典的uc3843控制芯片。uc3843是一款脉宽调制型（pwm）芯片。他是固定开关频率，通过改变脉冲宽度来调节占空比。其缺点是受驱动脉冲传输延时的影响，负载变轻时，调节范同变窄。
另外输出端一般要接假负载，以防止空载时输出电压升高。由于上述原因，采用uc3843控制的脑电采集仪电源的待机功耗偏大，无法满足现代的节能要求。
安森美公司推出了绿色节能型芯片ncp1351b，该芯片采用固定峰值电流技术（类似于固定ton），本文采用该芯片设计的脑电采集仪电源通过降低空载时的工作频率，满足了待机低功耗的要求；输出端不接假负载，输出电压也不会升高，能够提供高稳压、高精度的电源。
2 ncp1351b简介
ncp1351b只需要极小的启动电流（≤20μa），工作功耗小。其完善的保护功能，可以用来设计多种用途的电源：如辅助电源；低待机功耗的脑电采集仪电源；电池充电器等。各管脚的功能简述如下：
fb：反馈输入端。流进该端的电流决定芯片的工作频率。
ct：定时电容。定时电容容量决定无反馈电流时最大工作频率。
cs：电流检测端。接外部开关管的过电流检测电阻。
gnd：地。
drv：驱动脉冲输出端。接开关管的栅极。
vcc：电源端。
latch：锁定输出端。当该端电压超过vlatch（一般为5 v），将关闭驱动脉冲。
timer：定时器设置端。外接电容，将设置保护电路的动作时间。ncp1351b具有如下独特的特性：
（1）类似固定导通时间（ton），改变关断时间（toff）的电流模式控制；
（2）极低的启动电流；
（3）峰值电流补偿，减小变压器的噪音；
（4）可编程峰值电流检测电压，实现功耗的优化；
（5）具有完善的保护功能，包括带滞后特性的欠电压保护（uvlo）、过电流保护（亦称过载保护，opp）、过热保护（otp）、输出短路保护、控制环路的开环保护等功能；
（6）轻负载时，增加关断时间（toff），满足低待机功耗的要求。
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3.1待机工作模式
ncp1351b的待机工作模式基于轻负载时，反馈电流将减小，改变定时电容ct的充电电压，调节时钟比较器翻转的时间，从而改变工作频率。
从ncp135 1b的反馈输入端fb端流进光藕传递过来的反馈电流。实际上，fb端相对控制地可以等效一个二极管dfb，受控电流源ifb从控制地流出，在rb偏置电阻产生一个负压降。此时，时钟发生器的比较基准电压值大约等于：
在空载或短路时，ifb几乎接近于0，vclock电压达到最高，定时电容的充放电时间将延长，时钟发生器的翻转周期（t）将减小（也就是工作频率增加）。
在峰值电流控制模式下，空载时降低工作频率。工作频率会下降到人耳的可听频段，产生机械振荡，很容易发出音频噪音。ncp1351b通过固定峰值电流检测，在轻载时、频率下降，同时峰值电流大约只有最大峰值的30％，以免变压器发生机械振荡，产生音频噪音，维持良好的待机能耗表现。
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（2）门电压等于驱动电压减去峰值电流检测电阻（rsense）上的电压。
如果vcc=7 v，假设满载，此时：
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