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降压电路拓扑分析
图1是降压拓扑的电路图。当t=0时驱动S导通，电源Uin向负载供电，电感电流iL线性上升。当t=ton时控制S关断，二极管VD续流，电感电流呈线性下降。
图1：降压拓扑电路图。
根据电感电流是否连续，可分为连续电流模式(CCM)、不连续电流模式(DCM)和临界电流模式(BCM或CRM或TM)。通常串接较大电感L使负载电流连续且纹波小。但是小功率SMPS中为了减小噪声以及损耗，通常选定电感电流不连续模式(DCM)。CCM和DCM下的各参数波形如图2所示。
图2：CCM和DCM下主要参数波形。
1. BCM和CCM
设IL为iL的平均值，△iL是iL的纹波值。则在BCM和CCM模式下：
稳态时: 
又
从(3)和(4)得：
从(1)、(2)和(5)得： 在CCM下, (5)取>号 
在BCM下, (5)取等号， ==> L="R"*Ts*(1-D)/2
2. DCM
设图2中t1处iL=0，且a=(t1-ton)/Ts=t1/Ts-D。则稳态时 L上电压开关周期平均值为0:
C在开关周期内电流平均值为0:
iL的平均值：IL=△iL*(D+a)/2<△iL/2
Load电流： Io="Uo/R"
根据(7)、(8)和(4)得: 0.5*[(Uin-Uo)/L]*D*Ts*[Uin*D/Uo]=Uo/R
且: K="2"*L/(D2*Ts*R)=2/(D2*x), x="Ts"*R/L, y="Uo/Uin"。
图3：各模式下Uo/Uin的比值变化图。
降压仿真
使用SACT软件对降压电路进行仿真。若输出电压Uo=15V、输入电压Uin=220V，则选取驱动脉冲P1占空比D=Uo/Uin=15/310=0.04839。选取R=75Ω，则输出电流Iout=15/75=0.2A。取频率为f=100kHz，按照临界电感电流模式(CRM)来设计，L=R*T*(1-D)/2=75Ω*(1-0.04839)/(2*100kHz)=0.71mH。
相应的电路和波形如图4所示。波形从上而下分为：Vdc1，Vds(SW)，VR1、IL1和ID1。
图4：降压拓扑电路仿真图。
实现降压电路的控制器A635x
1. A635x方框图
STR-A635x系列是内置功率MOSFET和控制器的Flyback型开关电源用厚膜集成电路。A635x为PRC工作方式，采用DIP-8封装，最适于小功率电源。由于所需外接器件很少，电路设计简?g，因此容易实现电源的小型化和标准化。注：PRC为Pulse Ratio Control(关断时间一定的导通脉冲宽度控制)的缩写。
图5：A635x的方框图。
A635x特点：
● 小型DIP-8绝缘封装，适合于低背、小容量开关电源。
● 使用On Chip Trimming技术，振荡器内置于控制器MIC中。
● 控制器内部的比较器使用了温度补偿，温度漂移小。
● 电源启动前控制器的工作电流小(50μAmax)。
● 内置有源低通滤波器，使电源在轻负载时能稳定工作。
● 使用高耐?RMOSFET，保证MOSFET的雪崩能量：
● 由于保证MOSFET的雪崩能量，因此可以简化浪涌吸收电路的设计
● 可免除Vdss的余量设计
● 内置MOSFET的定电压驱动电路
● 丰富的保护功能
● 过电流保护(OCP)：逐个脉冲方式
● 过电压保护(OVP)：锁定方式
●过热保护(TSD)：锁定方式
A635x的方框图如图5所示。
2. PRC控制
定电压控制是以固定MOSFET的OFF时间(?P15μsec)、调节ON 时间的PRC工作方式进行。该工作方式为PRC方式。
图6:PRC定电压控制动作电路图。
输出电压的定电压控制是由光耦的反馈电流实现的。当VR5电压(ID的峰值)+VR4电压(FB电流)之和达到Comp.1 反转阈值时MOSFET关断。故A63系列为电流控制方式。
一般的，在电流控制方式下轻载时VR4的电压较大(由于光耦的反馈量较大)，MOSFET导通时的浪涌电流产生的噪声易使Comp.1误动作。A63系列为了防止这种现象，在MOSFET关断期间使用一个A-LPF降低OCP/FB端子与GND间的阻抗。这是一个0.8mA 的定电流电路，在MOSFET导通前，流入OCP/FB的定电流降低反馈电流产生的偏置电压，使电源能在轻载时稳定工作。
与ST的Viper12相比，两者的反馈方式和开关电流设置等特点如表1所示。
表1：ST与Viper12对比表。
应用实例
1.参数选择
电感Lp:在PWM动作模式下，电感选择可依据：
其中：Po为输出功率，Idp为开关电流峰值，fsw为开关频率。
在PRC动作模式下，并且处于电感电流临界模式时，
式中：R是负载电阻，T是开关周期。
[计算例] Uin.ac=90V时，Idp=0.236A，Po=1.5W，fsw=59.2kHz(根据5.3节动作波形)。于是，Lp≌(2Po)/(Idp2*fsw)=2*1.5W/[(0.236) 2*59.2kHz]=0.8?mH。
若要计算临界电感电流模式(BCM)下的电感值，可根据(2)式：Lb=0.5*(Uo/Io)*Toff=0.5 *(15V/0.1A)*15μs=1.125mH。
由于现在采用的电感Lp=0.77mH
输入电容Cin:
上式中：I是放电电流，η是效率，△U为输入电压的纹波值，t是电容向负载释放电流的期间，T是整流周期，t由下式计算：
，其中Uinmin与Upeak分别为输入交流Uin的最小、最大值。
[计算实例] Uin.ac=90V是条件最苛刻的状态，按此电压计算，Upeak=90*1.414=127.3V，Uinmin=90*1.414*0.9=114.6V，全波整流下T=10ms。所以，t=10ms*(0.75+arcsin(114.6/127.3)/2π)=10ms*(0.75+0.18)=9.3 [ms]。取效率η=0.6,
则：Cin=(1.5W*9.3ms)/(0.6*114.6*(127.3-114.6))=16.9 [μF]。
本实验中，输入电容的值取为22μF/400V。输出电容Cout:
式中：△Uo是输出纹波电压，D是占空比，L是输出电感值，Ts为开关周期。
[计算实例] Ton="Lp"*(Idp/Uin.min-Uo)=0.77mH*0.236A/(114.6-15)V=1.83[μs]，T =Ton+Toff.max=1.83+18=19.83[μs] 。
T =19.83[μs]，D=Ton/T=9.23%，△Uo=15V*1%=0.15V，则：Cout=(19.83μs)2*15V/(8*0.75V*0.77mH)*(1-9.83%)=5.76μF。
本实验中，输出电容的值取为10μF/35V取即可满足要求
2.应用电路图
基于上述计算，主要参数选取为：电感为0.77mH，续流二极管为RL3A，输出电容400V/22μF，输出电容35V/10μF，OCP电阻Rocp=2.7Ω，启动电阻1MΩ。反馈电路的参数为14A的稳压二极管和1kΩ的电阻。A635x构成降压应用电路，详细请参考图7。
图7：A635x构成降压应用电路。
5.实验结果与讨论
1.效率：见表2。
表2：典型输入电压下电源效率。
2.输出静态性能：见表3。
表3：输出静态性能。
3. 动作波形
实验条件：Uin.ac=90V(除非特别指出)，Load=15V/0.1A 。波形如图8所示。
图8:动作波形实验结果分析图。
本文小结
STR-A635x构成的降压电路DC/DC变换器能正常工作，输出能满足规格要求。利用A635x中的MOSFET，构成降压电路拓扑结构，并用稳压二极管与电阻结合构成反馈电路，形式简单。A635x在电源正常时工作效率也较高，并且由于是PRC模式，OFF时间一定，电感设计较为方便。
这种电路可用于IPM/MCU驱动和供电、LED显示、继电器和交流开关等的小功率供电的场合。因为这种电路构成成本较低，因此具有良好的市场前景。