手工具機(jī)、噴墨式印表機(jī)及硬碟機(jī)等馬達(dá)性負(fù)載啟動(dòng)瞬間需要較高的啟動(dòng)電流，因此， 此類產(chǎn)品的電源供應(yīng)器在啟動(dòng)瞬間要能提供較高的功率（Peak power）輸出，但平時(shí)工作狀態(tài)時(shí)所需的功率卻又遠(yuǎn)低于啟動(dòng)瞬間所需功率。面對如此大范圍變化的功率需求，若以啟動(dòng)瞬間的條件來設(shè)計(jì)變壓器，會(huì)造成平時(shí)工作狀態(tài)的過度設(shè)計(jì)（Overdesign）而增加設(shè)計(jì)成本，因此，應(yīng)用需求與設(shè)計(jì)成本之間的取舍往往造成設(shè)計(jì)上的困難。為了對這些需求進(jìn)行最佳化設(shè)計(jì)，以下我們將針對需求特性及原理進(jìn)行分析。

　　根據(jù)法拉第定律，返馳式轉(zhuǎn)換器（Flyback cONverter）的能量轉(zhuǎn)換公式如式（1）所示，由以下公式中我們可以看出，一次側(cè)的峰值電流變化量受到輸入電壓（VI）、電感感量（L）、導(dǎo)通時(shí)間（DON）以其操作頻率（FSW）等參數(shù)影響。以前述例子而言，啟動(dòng)瞬間需要較大的啟動(dòng)電流（IP），因此開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間會(huì)隨著負(fù)載不斷增加，使得峰值電流變化（DIP）也隨之上升，此時(shí)，磁通量密度可能會(huì)因?yàn)檫^大的峰值電流變化而超過其承載上限值（BMAX），造成變壓器飽和產(chǎn)生短路線現(xiàn)象，導(dǎo)致一次側(cè)峰值電流急速增加而毀損周邊原件，如圖1所示。

　　一次側(cè)峰值電流變化量

　　VI 輸入電壓

　　DON 開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間

　　L 一次側(cè)電感感量

　　FSW 關(guān)關(guān)切換頻率

圖1、變壓器飽和現(xiàn)象

　　由公式（1）中可得知，峰值電流變化和開關(guān)切換頻率呈反比關(guān)系，如公式（2）所示。若將開關(guān)切換頻率隨負(fù)載增加而提升（圖2），能夠有效抑制峰值電流的變化量，不僅可提供瞬間高瓦特?cái)?shù)輸出，提升瞬間的啟動(dòng)能力，更能降低變壓器在啟動(dòng)瞬間的磁通，縮小元件尺寸并降低成本。

圖2. 依據(jù)負(fù)載調(diào)整開關(guān)切換頻率[!--empirenews.page--]

　　目前市面上PWM IC并無專門針對此應(yīng)用的解決方案，若要滿足上述需求皆需要增加周邊應(yīng)用電路。因此，以下特別使用一款符合這樣需求的產(chǎn)品--LD7533來做說明。

　　LD7533為一電流模式控制IC，整合了過電壓保護(hù)（OVP）、過溫保護(hù)（OTP）及過載保護(hù)（OLP）等保護(hù)功能，同時(shí)也具備了可調(diào)式軟啟動(dòng)（Soft STart）、電壓過低鎖定（UVLO）、內(nèi)建輸出PWM頻率跳動(dòng)及前緣突波遮蔽（LEB）等功能。另外，LD7533擁有低啟動(dòng)電流（<18μA）及輕載運(yùn)作時(shí)極低的操作電流（<1mA），如此較傳統(tǒng)電流模式控制設(shè)計(jì)能達(dá)到更精簡及節(jié)能要求。

　　以18W（12V/1.5A）應(yīng)用為例，當(dāng)Peak power需求達(dá)到36W（12V/3A）時(shí)，LD7533將原有PWM頻率由62KHz提升至180KHz，避免變壓器產(chǎn)生飽和現(xiàn)象，不僅可以滿足瞬間較高瓦特?cái)?shù)需求，更能有效降低最大磁通量密度（BMAX）達(dá)21%，如下圖3所示。

圖3、LD7533與一般PWM IC比較

　　這一款LD7533另外提供了軟啟動(dòng)時(shí)間及過載保護(hù)延遲時(shí)間調(diào)整的功能，可滿足各種不同產(chǎn)品的應(yīng)用需求。

　　如圖4所示，透過調(diào)整CT 腳位上的電容，可調(diào)整下列參數(shù)：

　　 軟啟動(dòng)時(shí)間（Soft-Start time）：有效降低MOSFET上尖波電壓（Spike）大小。

　　 過載保護(hù)延遲時(shí)間（OLP delay time）：以滿足各種不同的Peak power時(shí)間需求，同時(shí)兼顧系統(tǒng)應(yīng)用的安全性。

圖4、軟啟動(dòng)時(shí)間及過載保護(hù)延遲時(shí)間調(diào)整[!--empirenews.page--]

　　應(yīng)用實(shí)例

　　若使用傳統(tǒng)PWM IC來實(shí)現(xiàn)上述功能，往往需要增加許多周邊電路，不僅增加設(shè)計(jì)時(shí)間與材料成本，電路可靠度也是一大問題。如圖5所示，LD7533成功了整合應(yīng)用所需電路，提供了極精簡化設(shè)計(jì)的解決方案，讓工程人員能更快速的完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

圖5、LD7533高功率輸出解決方案與傳統(tǒng)應(yīng)用差異比較

　　結(jié)論

　　利用LD7533瞬間高功率輸出解決方案，實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)成瞬間高功率輸出并降低變壓器設(shè)計(jì)成本，在應(yīng)用需求與設(shè)計(jì)成本之間取得最好的平衡點(diǎn)。另外，若調(diào)整它的的軟啟動(dòng)時(shí)間及過載保護(hù)延遲時(shí)間，即可滿足各種不同產(chǎn)品的應(yīng)用需求。

　　低啟動(dòng)電流（<18μA）及輕載運(yùn)作時(shí)只消耗了非常低的操作電流（<1mA）， 這款產(chǎn)品和傳統(tǒng)電流模式控制相較， 設(shè)計(jì)更精簡、節(jié)能，符合Energy Star等各國相關(guān)節(jié)能規(guī)范要求。

　　由LD7533提供的高可靠度周邊應(yīng)用線路整合解決方案來看，精簡化的電路能有效減少工程人員的設(shè)計(jì)時(shí)間及降低材料等設(shè)計(jì)成本，大幅縮短專案開發(fā)所需時(shí)程。