近年来，在工业及家电市场上产生了以降低变压器尺寸和成本为目标，从线性电源向开关电源转变的趋势。因为国际标准、推荐规范和市场的原因，效能高的解决方案成为各厂商的首选甚至成为强制性的标准，结果产生从50/60hz变压器和线性调节器向高频电力变流器过渡。此外，成本优化的新设计引发了厂商对适用于全球应用的开发构想，使他们开始思考宽范围的输入电压。由于开关电源方案是基于对功率半导体开关导通时间的调节方法，因此，开关电源技术为厂商实现自己的构想提供了可能性。

    智能电源ic的控制器和功率器件完全集成在单芯片内，而且不必考虑功率器件驱动及有关电源核心部分的布局问题，因此，智能功率技术进一步简化了这种电源的设计和开发过程。由意法半导体公司开发的viper12a就是一款低成本的单片智能电源ic，其组件包括一个60khz的集成脉宽调制控制器和一个击穿电压为730v的高压功率mosfet。本文主要分析了几个采用电源ic的非隔离拓扑，例如标准降压、降压/升压配置、一个双输出拓扑和一种带双重互补性输出的创新拓扑。本文还列举了一些设计建议及应用实例，同时还介绍了智能电源ic的特性，如启动功能、过热和过流集成保护及反馈电路等，以及它们如何简化小型电源。

    脱机低功率拓扑结构概述

    通过调整电源开关的工作比，脱机非隔离拓扑结构无需任何隔离变压器就可把交流电源转变成一个稳定的直流电压。如图1所示，两个拓扑结构分别用于产生正电压和负电压，都使用一个电感器储存能量，在电源开关接通时充电。电感电流波形决定变换器的工作模式，如“连续模式”或“非连续模式”。在连续模式中，电感电流从来不归零，而在非连续式中，在规定的时间电感电流是零。

    在连续模式中，利用开关的工作比d通过电子方式对电压进行控制，两个变换器工作方式就像一个变压器。根据公式1和2，工作比d由导通时间ton和开关时间ts的比来决定。

    公式1 降压变换器

    公式2 降压/升压变换器

    当开关接通时，输出电感器上(v1-v0)上出现一个恒压，使电感器上的电流按照公式(3)计算出的速率di/dt线性上升。

    公式3

    当开关关断时，电感器上的电压极性相反，并设法维持电流与关断前相同。二极管导通，并钳制电感器电压至理想的零状态。l上电压是v0，其电流以公式4给出的速率下降。

    公式4

    一旦开关再次接通时，l上的电流从d转向开关s，向二极管施加反馈偏压。电感器l上的电流包括当开关断开时二极管上的开关电流。电感电流围绕直流电流值i0以l值决定的波动系数上下波动。

    由于采用基本拓扑结构，因此使用低成本器件就可以实现双输出变换器，如图2所示。这些拓扑特别适用于降压变换器，但也适用于降压-升压变换器。如图2a所示，在这种拓扑结构中，输出电感器的两个线圈以回扫方式耦合并且匝数n适当。第二种拓扑结构是一种创新的配置，适用于供给双重互补性输出。由于使用标准单线圈电感器，该配置的主要优点是降低了成本。在电感电流处于续流状态时，给电容器充电可以产生第二个互补性输出。借助一个参数恰当的齐纳二极管可以调节电容器上的电压。

    在图3所示的标准降压拓扑结构中，节点1的电压由二极管d钳制，使电感电流可以继续流动。在这个解决方案中，齐纳二极管dz钳制节点1的电压至(vd +vz)，其中vd是二极管上的压降，vz是齐纳二极管的电压。如果电容跨接齐纳二极管和地线，则会生成一个负电压源。根据工作原理，第二个输出供给的电流不会超过第一个。开关周期基本上可以分为两个时间段，如图3所示。对于不连续导通模式(dcm)，在开关s接通期ton，输入直流总线与输出相连，对负载供电(见图3a)。一旦开关断开，电感电流继续流经二极管d1，直到电流值为0而且输出电容c1给这个负载馈电为止。

    齐纳二极管出现在续流通道上不会影响变换器的基本工作，但是会降低效率，图4中示意了齐纳二极管的作用原理。如果输出out2没有负载，续流电流会经过二极管d1和d z。

    随着从o