開(kāi)關(guān)電源的制作及學(xué)習(xí)

1、開(kāi)關(guān)電源的制作注意：在通電后進(jìn)行檢測(cè)及查看時(shí)必須對(duì)電容及電感儲(chǔ)能元件進(jìn)行放電。否則肯定中電。開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)電源是各種電子設(shè)備不可或缺的組成部分，其性能優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及能否安全可靠地工作。目前常用的直流穩(wěn)壓電源分線性電源和開(kāi)關(guān)電源兩大類。線性穩(wěn)壓電源亦稱串聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)壓性能好，輸出紋波電壓很小，但它必須使用笨重的工頻變壓器與電網(wǎng)進(jìn)行隔離，并且調(diào)整管的功率損耗較大，致使電源的體積和重量大、效率低。開(kāi)關(guān)電源5MPS(Switch Mode P。wer S。Pply)被譽(yù)為高效節(jié)能電源，它代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，現(xiàn)已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部關(guān)鍵元器件工作在

2、高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，本身消耗的能量很低，電源效率可達(dá)70一90，比普通線性穩(wěn)壓電源提高近一倍。開(kāi)關(guān)電源亦稱無(wú)工頻變壓器的電源，它是利用體積很小的高頻變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓變換及電網(wǎng)隔離的，不僅能去掉笨重的工頻變壓器，還可采用體積較小的濾波元件和散熱器，這就為研究與開(kāi)發(fā)高效率、高密度、高可靠性、體積小、重量輕的開(kāi)關(guān)電源奠定了基礎(chǔ)。開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展歷史開(kāi)關(guān)電源已有幾十年的發(fā)展歷史。早期產(chǎn)品的開(kāi)關(guān)頻率很低，成本昂貴，僅用于衛(wèi)星電源等少數(shù)領(lǐng)域。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)過(guò)晶閘管(舊稱可控硅)相位控制式開(kāi)關(guān)電源，70年代由分立元件制成的各種開(kāi)關(guān)電源，均圍效率不夠高、開(kāi)關(guān)頻率低、電路復(fù)雜、調(diào)試?yán)щy而難于推廣，使之應(yīng)用受到限制

3、。70年代后期以來(lái)，隨著集成電路設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的進(jìn)步，各種開(kāi)關(guān)電源專用芯片大旦向世，這種新項(xiàng)節(jié)能電源才重獲發(fā)展。目前，開(kāi)關(guān)頻率已從20kHz左右提高到幾百千赫至幾兆赫。與此同時(shí)，供開(kāi)關(guān)電源使用的元器件也獲得長(zhǎng)足發(fā)展。Mos功率開(kāi)關(guān)管(MOSFET)、肖特基二極管(SBD)、超快恢復(fù)二極管(SRD)、瞬態(tài)電壓抑制器(Tvs)、壓敏電阻器(vsR)、熔斷電阻器(FR)、自恢復(fù)保險(xiǎn)絲(RF)、線性光鍋臺(tái)器、可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器(TL431)、電磁干擾濾波器(EMI別te?)、高導(dǎo)磁率磁性材料、由非晶合金制成的磁珠(M。8nettc Eead)、三重絕緣線(丁riple InsuI班eWire)、玻璃

4、珠(G1ass Beads)膠合刑等大批新器件、新材料正被廣泛采用。所有這些，都為開(kāi)關(guān)電源的推廣與普及提供了必要條件。開(kāi)關(guān)電源的基本原理(1)脈沖寬度調(diào)制方式，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制(Pulse w比h ModuNion，縮寫為PwM)式。其特點(diǎn)是固定開(kāi)關(guān)頻率，通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)調(diào)節(jié)占空比。因開(kāi)關(guān)周期也是固定的，這就為設(shè)計(jì)濾波電路提供了方便。其缺點(diǎn)是受功率開(kāi)關(guān)管最小導(dǎo)適時(shí)間的限制，對(duì)輸出電壓不能作寬范圍調(diào)節(jié)扇外輸出端一般要接假負(fù)載(亦稱預(yù)負(fù)載)，以防止空載時(shí)輸出電壓升高。目前，集成開(kāi)關(guān)電源大多采用PwM方式。(2)脈沖頻率調(diào)制方式，簡(jiǎn)稱脈頻調(diào)制(Pul se F，叫ueny Modulation，縮寫為

5、PFM)式。它是將脈沖寬度固定，通過(guò)改變開(kāi)關(guān)頻率來(lái)調(diào)節(jié)占空比的。在電路設(shè)計(jì)上要用固定脈寬發(fā)生器宋代替脈寬調(diào)制器中的鋸齒波發(fā)生器，并利用電壓頻率轉(zhuǎn)換器(例如壓控振蕩器vco)改變頻率。其穩(wěn)歷原理是，當(dāng)輸出電壓D。升高時(shí)，控制器輸出信號(hào)的脈沖寬度不變而周期變長(zhǎng)，使占空比減小。un降低。PFM式開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓調(diào)節(jié)范圍很寬，輸出端可不接假負(fù)載。(3)混合調(diào)制方式，是指脈沖寬度與開(kāi)關(guān)頻率均不固定，彼此都能改變的方式，它屬于PwM和PFM的混合方式。脈寬調(diào)制式開(kāi)關(guān)電源的基本原理脈寬調(diào)制式開(kāi)關(guān)電源的基本原理如圖122所示。交流220v輸入電壓經(jīng)過(guò)整流濾波后變成直流電壓uI，再由功率開(kāi)關(guān)管vT(或MosF

6、ET)斬波、高頻變壓器T降壓，得到高頻矩形波電壓，最后通過(guò)輸出整流濾波器vD、C2，獲得所需要的直流輸出電壓tJo。脈寬調(diào)制器是這類開(kāi)關(guān)電源的核心，它能產(chǎn)生頻率固定而脈沖寬度可調(diào)的驅(qū)動(dòng)信早，控制功率開(kāi)關(guān)管的通斷狀態(tài)，來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓的高低，達(dá)到穩(wěn)壓目的。鋸齒波發(fā)生器提供時(shí)鐘信號(hào)。利用誤差放大器和PwM比較器構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。假如由于某種原因致使D。十，脈寬調(diào)制器就改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈沖寬度，亦即改變占空比D，使斬波后的平均值電壓升高，導(dǎo)致隊(duì)十。反之亦然。單片開(kāi)關(guān)電源的基本原理及反饋電路類型ToP5w：tch系列單片開(kāi)關(guān)電源的典型應(yīng)用電路如圖151所示。高頻變壓器在電路中具備能量存儲(chǔ)、隔離輸出和電壓變

7、換這三大功能。由圖可見(jiàn)，高頻變壓器初級(jí)繞組N，的極性(同名端用黑圓點(diǎn)表示)，恰好與次級(jí)繞組Nh反饋繞組N?的極性相反。這表明在TOPswitch導(dǎo)通時(shí)，電能就以磁場(chǎng)能量形式儲(chǔ)存在初級(jí)繞組中，此時(shí)vDz截止。當(dāng)了OP5witch截止時(shí)，vDb導(dǎo)通，能量傳防給次級(jí)，此即反激式開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)。圖中，BR為整流橋，Clh為輸入端濾波電容。交流電壓M經(jīng)過(guò)整流濾波后得到直流高壓yt，經(jīng)初級(jí)繞組加至ToPswitch的泥極上。鑒于在ToP5witch關(guān)斷時(shí)刻，由高頻變壓器溺感產(chǎn)生的尖峰電壓，會(huì)疊加在直流高壓yl和感應(yīng)電壓yon上，可使功率開(kāi)關(guān)管的漏極電壓超過(guò)700V而損壞芯片；為此在初級(jí)繞組兩端必須增加漏極

8、鉗位保護(hù)電路。鉗位電路由瞬態(tài)電壓抑制器或穩(wěn)壓管(vDM)、阻塞二 極管(vDl)組成，vDl宣采用超快恢復(fù)二極管(sRD)。vDh為次級(jí)整流管，com是輸出端濾波電容。單片開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用領(lǐng)域單片開(kāi)關(guān)電源一經(jīng)問(wèn)世便顯示出強(qiáng)大的生命力lB前已成為國(guó)際上開(kāi)發(fā)中、小功率開(kāi)關(guān)電源、精密開(kāi)關(guān)電源、特種開(kāi)關(guān)電源及電源模塊的優(yōu)選集成電路。由它構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電源，其成本與同等功率的線性穩(wěn)壓電源相當(dāng)，而電源效率顯著提高，體積和重量大約可減小1312，展示了良好的應(yīng)用前景。單片開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用領(lǐng)域主要如下：(1)通用開(kāi)關(guān)電源·各種通用開(kāi)關(guān)電源·開(kāi)關(guān)電源模塊·精密開(kāi)關(guān)電源模塊·智能化

9、開(kāi)關(guān)電源模塊(2)專用開(kāi)關(guān)電源·微機(jī)、usB接口電源、彩電、錄像機(jī)(vcR)、攝錄像機(jī)(cvcR)等高檔家用電器中的待機(jī)電源 ·電子儀器儀表中的電源 ·輔助電源 ·Ic卡付費(fèi)電度表中的小型化開(kāi)關(guān)電源模場(chǎng) ·數(shù)字電視機(jī)頂盒(SetdopBox)電源 ·地面數(shù)字電視播放(DvB一了)電源 ·高速調(diào)制解調(diào)器電源 ·手機(jī)電池充電器 ·AcDc電源適配器等 ·低功耗DVD電源 ·LcD電源適配器 ·帶以太網(wǎng)接口的DcDc電源變換器 (3)持種開(kāi)關(guān)電源 ·復(fù)合型開(kāi)關(guān)電源

10、83;恒壓恒流型開(kāi)關(guān)電源 ·截流輸出型開(kāi)關(guān)電源 ·恒功率輸出型開(kāi)關(guān)電源 ·功率因數(shù)校正器(PFc)·其他類型的特種開(kāi)關(guān)電源4w后備式開(kāi)關(guān)電源由TOP221P構(gòu)成的十5V、十12V雙路輸出的4W后備式開(kāi)關(guān)電源，電路如圖241所示。電路中使用TOP221P(ICl)、線性光鍋臺(tái)器PL817A(IC2)各一片。該電路能在主電源斷電后繼續(xù)供電，確保儀器設(shè)備中的cPu以及實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘芯片內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)不致丟失，亦可使遙控端口的工作狀態(tài)維持一段時(shí)間。輸入端接直流電壓UI，uI值應(yīng)視交流插入電壓M的變化范圍(例如85245v)而定。T為高頻變壓器，Np為初級(jí)繞組，

11、Ns為次級(jí)繞組(亦稱輸出繞組)，Np為反饋繞組。它采用帶穩(wěn)壓管的光用反饋電路。圖上的黑點(diǎn)代表各繞組的同名端(亦稱同相端)。隔離式十5v輸出專為需要掉電保護(hù)的電路供電，而非隔離式十12V輸出可給主電源的PwM控制器等供電，使之處于待機(jī)狀態(tài)，一旦來(lái)電，主電源立即轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)。圖中的RTN為十5v輸出的返回端(RETuRN)，即公共接地端。該電路屑于單端反激式開(kāi)關(guān)電源。所謂單端是指丁OP221P只有一個(gè)脈寬調(diào)制信號(hào)功率輸出端漏極D。反激式則是指當(dāng)功率MoSFET導(dǎo)通時(shí)，就將電能儲(chǔ)存在高頻變壓器的初級(jí)繞組上，僅當(dāng)MosFET關(guān)斷時(shí)，才向次級(jí)輸送電能，由于開(kāi)關(guān)頻率高達(dá)100kHs，使得高頻變壓器能夠

12、快速儲(chǔ)存、釋放能量，經(jīng)高額整流濾波后即可獲得直流連續(xù)輸出。鑒于在功率MosFET關(guān)斷的瞬間，高額變壓器的漏感會(huì)產(chǎn)生尖郵電壓uLP5外在Np上還臺(tái)產(chǎn)生成應(yīng)電壓(即反向電動(dòng)勢(shì))IM，二者登加在直流楊入電壓Dl上。在典型情況下，Uhn380V，tJI魁165V，zJoB135V，即Uhn十UL十U皿越680v。這就要求功率MOSFET至少應(yīng)能承受700v的高壓，即IMm700v，同時(shí)還必須在漏極增加鉗位電路，用以吸收尖均電壓，保護(hù)TOP22lP中的功率MOSPET不受損壞。鉗位電路由VDl、兄、Cl組成，VDj選用反向耐壓為600V的超快恢復(fù)二極管UP4005。當(dāng)MOSFET導(dǎo)邁時(shí)，NP的電壓極性上

13、端侖薩下謝力記伸vD、裁L，鉗位電路不起作用。在MOSFET截止瞬間，NP變?yōu)槭藶檎?，上端為?fù)，此時(shí)vDl導(dǎo)通，尖峰電壓就被R3和cI吸收掉。次級(jí)Ns上的高頻電壓經(jīng)過(guò)uF54們型IooV3A的超快恢復(fù)二極管vD2整流，再經(jīng)過(guò)C、L、c3濾波后，獲得十5v輸出電壓EJ。，。濾波電感L選用被稱作“磁珠“(magnetic bead)的33yH穿心電感，可濾除vD2在反向恢復(fù)過(guò)程中產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)噪聲。市售的磁珠外形與塑封二極管相仿，但是用磁性材料封裝，內(nèi)穿一根導(dǎo)線而制成的小電感。ufJl的額定值由穩(wěn)壓管vD2肋穩(wěn)壓值EJz(約29v)和Ics中發(fā)光二極管LED的正向壓降yF(約1v)之和來(lái)設(shè)定。因LE

14、D助工作電流很小，而LED的限流電阻RI的阻值也很小，故凡上的壓降可忽略不計(jì)。表達(dá)公式 U。lU2十UF為提高高頻整流的效率，降低損耗，團(tuán)2L1中的vDh還可換成肖特基二權(quán)管NF上產(chǎn)生的反饋電壓經(jīng)vr)3、c4整流濾波，獲得非隔離式十12v輸出(該路輸出EJM與5極共地)，為光福合器中接收管的集電極供電。由于Nf輸出電流較小，因此vD5可采用硅高速開(kāi)關(guān)二報(bào)管1N4148，其最高反向工作電壓口hM75V，最大正向電流JM150mA，反向恢復(fù)時(shí)間zR4ns。光粥合器Pc817A能將Uol與電網(wǎng)隔離，其發(fā)射極電流送至ToP221P的控制端，用來(lái)調(diào)節(jié)占空比。 現(xiàn)將Um的穩(wěn)壓原理分析如下：當(dāng)由于某種原因

15、致使uol十，ImUz十uF時(shí)誤差電壓EJru(，l一(Iz十uP)就令L遼D的J y十，經(jīng)過(guò)光福合器后接收管的JP十端電流Jc十，而占空比D十，導(dǎo)致uol十，從而實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓目的。反之，rol十一Jf 4Jc十一Dfut)i十，同樣起到穩(wěn)壓作用。所產(chǎn)生的，使得控制4JE十十C為控制端旁路電容，它能對(duì)控制環(huán)路進(jìn)行補(bǔ)償并沒(méi)定自動(dòng)重啟動(dòng)頻率。當(dāng)cl47PF時(shí)，自動(dòng)重啟動(dòng)頻率為12H2，周期為o83s v即每隔o83s檢測(cè)一次調(diào)節(jié)失控的故障是否已被排除，若確認(rèn)已被排除，就自動(dòng)重新啟動(dòng)開(kāi)關(guān)電源恢復(fù)正常工作。由TOP227Y構(gòu)成的150W精密開(kāi)關(guān)電源十12V、十5V雙路輸出的反激式150w桔密開(kāi)關(guān)電源電路

16、如圖242所示。該電源使用ToPx7Y(比1)、線性光鍋臺(tái)器cNYl72(Icz，美國(guó)摩托羅拉公司產(chǎn)品)、可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TI431(IC)各一片。交流輸入電壓為110V220V，在低壓輸入時(shí)電源效率pJ達(dá)到77典型值)。圖中的交流電源進(jìn)線端的I(Hne)代表火線，N(NeMtral)代表零線。s為電源選擇開(kāi)關(guān)。當(dāng)s閉合時(shí)選擇ll ov倍壓整流電路，其工作原理如團(tuán)243所示。假定在交流電肋正半局a點(diǎn)呈正電位，b點(diǎn)為負(fù)電位，此時(shí)整流橋中的二極管vDb和v認(rèn)導(dǎo)通，v凰與vDJ截止，參見(jiàn)(a)圖。110v交流電就沿下述途徑對(duì)cl充電：儼c1*V凰ib，將EJcJ充到約2×110v155

17、v，極性為上端正、下端負(fù)。在負(fù)半周時(shí)b點(diǎn)呈正電位，a點(diǎn)變成負(fù)電位，等效電路見(jiàn)(b)圖。此時(shí)W，、vDd導(dǎo)通，vDb、v認(rèn)截止，電流沿著bvD*一cMa的路徑對(duì)c1。充電，使口q。耙155V，極性仍為上端正、下端負(fù)。顯然，整流濾波器的實(shí)際輸出電壓uo氏十U*2×155v310v，從而實(shí)現(xiàn)了倍壓整流。即使在低壓輸入時(shí)也能獲得額定的直流高壓。因v取和vDh的導(dǎo)通壓降很小，ToP227Y的動(dòng)態(tài)導(dǎo)通電阻也可忽賂不計(jì)，故整流濾波器的負(fù)載即高頻變壓器的初級(jí)阻抗2?。只m和只M為均壓電阻，可以平衡cl o、c1上的電壓，避免某一電容因所承受的壓降過(guò)高而被擊穿。此外，在斷電后這兩只電阻還給電容提供了泄

18、故回路。當(dāng)5斷開(kāi)時(shí)就選擇220v交流電。此時(shí)cl。與c1相串聯(lián)，總電容量變成235yF。在交流進(jìn)線端接入的電磁干擾濾波器(EMIfilter)，由共模扼流因L2和c6一c6、c3和只l s構(gòu)成。cy與cB的中點(diǎn)應(yīng)接通大地G。L2與C、c9用來(lái)抑制共模干擾，c6和c3專門濾除串模干擾。磁珠作用： 單片開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率較高(100kHs左右)，在輸出整流管vD2關(guān)斷后的反向恢復(fù)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)噪聲，容易損壞整流管。雖然在vlk兩端并上由阻容元件串聯(lián)而成的Bc吸收電路，能對(duì)開(kāi)關(guān)噪聲起到一定的抑制作用，但效果仍不理想，況且在電阻上還會(huì)造成功率損耗。解決的辦法是在次級(jí)整流濾波器亡串聯(lián)一只磁珠。磁珠是

19、近年來(lái)問(wèn)世的一種超小型的非品合金磁性材料，它與鐵氧體居兩種材料。其外形呈管狀，引線穿心而過(guò)。常見(jiàn)磁珠的外形尺寸有925×3(mm)、925×8(mm)、93×5(mm)等多種規(guī)格。供單片開(kāi)關(guān)電源使用的磁珠，電感旦一般為幾至幾十微亨。磁珠的直流電阻非常小，一船為oo05一o01贍。通常噪聲濾波器只能吸收已發(fā)生了的噪聲，同于被動(dòng)抑制型；磁珠的作用則不同，它能抑制開(kāi)關(guān)噪聲的產(chǎn)生，因此居于主動(dòng)抑制型，這是二者的根本區(qū)別。磁珠列廣泛用于高頻開(kāi)關(guān)電源、錄像機(jī)、電子測(cè)旦儀器、以及各種對(duì)噪聲要求非常嚴(yán)格的電路中。因C的容量較大(o47FF)，在其上并聯(lián)電阻RI 2，在斷電后c6經(jīng)

20、只u進(jìn)行放電，可避免電源進(jìn)線端L、N上帶電。鑒于ToP227Y在關(guān)斷的瞬間，高頻變壓器的漏感會(huì)產(chǎn)生尖峰電壓，現(xiàn)利用vDl、及mcll組成漏極鉗位電路，再由穩(wěn)壓管(亦可用P6KE200型瞬態(tài)電壓抑制器)vDzlvDs對(duì)廂源電壓vM進(jìn)行鉗位。上述措施能有效地保護(hù)功率MosFET不受損壞。高頻變壓器次級(jí)的兩個(gè)繞組分別為Nsl、Nsz。儲(chǔ)能電感L1的兩個(gè)共模繞組依次是LI：LM利用Lh和LM的互感，能增加L1的等效電感星，對(duì)共模干擾具有更強(qiáng)的抑制作用。付M上的電壓經(jīng)過(guò)VD2、Lh和Cl s整流濾波，獲得十12V、62A的穩(wěn)壓輸出。VD2選用MURl610A型超快恢復(fù)二極管，其平均整流電流Jd16A，反

21、向耐壓zJnMl ooV，反向恢復(fù)時(shí)間2rrXns，采用的是TO一220封裝。VD和VDs均為續(xù)流二極管。NM的電壓通過(guò)VDt、Lh和r2整流濾波后，得到十5v、15A的穩(wěn)壓輸出。為提高對(duì)高頻大電流進(jìn)行整流時(shí)的效率，vD3采用了MBR3045型肖特基共陰對(duì)管，現(xiàn)將內(nèi)部的兩只管于作并聯(lián)使用。其主要參數(shù)如下：J d30A，UnM45v，rEr10ns，采用TO一220封裝。Cl d和只：能抑制V凰上的高頻衰減振蕩(亦稱“振鈴”)。兄為十12V輸出的最小負(fù)載，用于提高輕載時(shí)的電壓穩(wěn)定度。外部誤差放大器由TL43I組成。舉例說(shuō)明，當(dāng)十5V輸出電壓升高時(shí)，經(jīng)R、R5分壓后得到的取樣電壓，就與TL431中

22、的25v帶隙基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，使K點(diǎn)的電位降低，LED的工作電流JF增大，再通過(guò)光鍋合器IcZ(cNYl72)使控制端電流人增大，了oP227Y的輸出占空比減小，使rJ。：維持不變，達(dá)到穩(wěn)壓目的。十l 2v穩(wěn)壓值rJm則由TIJ431、光鍋臺(tái)器中的ED正向壓降來(lái)設(shè)定。RI是LED的限流電阻。誤差放大器的頻率響應(yīng)由c9、及。和見(jiàn)來(lái)決定。c2?？蛇m當(dāng)降低誤差放大器的高額增益。只y與c1，能改善外部誤差放大器的瞬態(tài)響應(yīng)。C的作用有三個(gè)：濾除控制端上的尖峰電壓，決定自動(dòng)重啟動(dòng)頻率，和R3一起對(duì)控制回路進(jìn)行補(bǔ)償。該電路的特點(diǎn)是以十5v、15A作為主輸出(引入反饋)，十12v、62A為輔輸出(未加反饋)，

23、因此主輸出的穩(wěn)壓性能要優(yōu)于輔輸出。改進(jìn)方案是將輔輸出也按一定比例反饋到TL431的250v基準(zhǔn)端UsM，這對(duì)于提高輔輸出的穩(wěn)壓性能至關(guān)重要。Linkswith系列單片開(kāi)關(guān)電源的典型應(yīng)用LNK50l的典型應(yīng)用由LNK50l構(gòu)成恒壓恒流式電池充電器的電路如圖281所示。該電池充電器的主要技術(shù)指標(biāo)如下：恒壓區(qū)的額定輸出電壓EJ，十55v恒流區(qū)的輸出電流JM500mA，最大輸出功率尸。M275w。當(dāng)交流輸入電壓M一85v一265v時(shí)，電源效率v72。當(dāng)交流輸入電壓M230V、U 5V時(shí)，空載功耗分別為260mW、200mW。 RF(FusMe Besi stor)采用l052、1W的熔斷電阻器，當(dāng)輸入

24、端發(fā)生短路故障時(shí)能起到過(guò)梳保護(hù)作用。BR為1A、600V的整流橋，亦可用4只1N400 5型硅整流管來(lái)代替。C1、L和C2構(gòu)成n型濾波器。LNK50l的開(kāi)關(guān)頻率為42kHz，允許使用簡(jiǎn)單的EMI濾波器濾除電磁干擾，而灶一般不需要初級(jí)返回端與次級(jí)返回端之間并聯(lián)一只安全電容(亦稱Y電容)。由1A、600V的硅二極管vDl(1N4937)和o1pF電容器C4組成鉗位保護(hù)電路，用來(lái)吸收由高頻變壓器漏感產(chǎn)生的尖峰電壓。初級(jí)繞組的感應(yīng)電壓值(EJM)亦稱次級(jí)反射電壓，它與輸出電壓uE，之間存在下述關(guān)系式：D。nn(I。十Jfl)(n為初級(jí)與次級(jí)的匝數(shù)比，EJm為次級(jí)整流管的壓降)。這表明ulm能反映輸出電

25、壓的高低。因此，利用取樣電容L、4所獲得的反饋電壓同樣能反映出yo的變化情況。電阻R1的作用就是將C上的反饋電壓轉(zhuǎn)換成反饋電流(即控制端電流JL)，進(jìn)而去調(diào)節(jié)LNK501的輸出占空比，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓目的。利用只2可降低開(kāi)關(guān)噪聲。根抵實(shí)際需要還可在韌、次級(jí)返回端之間并聯(lián)一只1000pF一2200pF、耐壓值為15kv的安全電容C，進(jìn)一步抑制電磁干擾，具體接線方法如圖中虛線所示。 在恒壓區(qū)域內(nèi)，輸出電壓受占空比控制。當(dāng)JL2mA時(shí)，進(jìn)入恒壓區(qū)，輸出電壓及占空比同時(shí)降低；在Jc23mA時(shí)，進(jìn)行過(guò)電流保護(hù)，使占空比降至30。若IJ。降到2v以下，則c3放電，使LNK 501進(jìn)入自動(dòng)重啟動(dòng)階段，迅速將輸出電流

26、限制在50mA以下。若實(shí)際輸出功率超過(guò)PM，則EJ，十一y(m十一JL十，從而限制了漏極電流JD的進(jìn)一步增大。若因輸出端發(fā)生短路故障而導(dǎo)致輸出功率繼續(xù)增大，則Jc下降到o9mA迫使控制端電容C放電，LNK501就進(jìn)入自動(dòng)重啟動(dòng)階段。上述自動(dòng)保護(hù)功能提高電池充電器在工作時(shí)的安全性。 在空載或輕載的情況下芯片的功耗隨開(kāi)關(guān)頻率的降低而降低。 該恒壓恒流式電池充電器的輸出特性如圖282所示。因中的實(shí)線代表極限值。其印制板電路如圖283所示。次級(jí)整流管V比采用11DQ06型1A60V肖持基二極管，亦可用MH漢160代替。需要說(shuō)明的是，v幾既可以放在次級(jí)電路的上方，也可以放在次級(jí)電路的下方，圖283中vD

27、2就采用前一種接法。但對(duì)于某些結(jié)構(gòu)的高頻變壓器，vD：放在下方位置可降低電磁干擾。LNK520的典型應(yīng)用由LNK520構(gòu)成275w恒壓恒流式電池充電器的電路如圖284所示，它可用做家用電器和工業(yè)設(shè)備中的輔助電源。其輸出特性曲線如圖285所示。高頻變壓器采用EEI 6或EEl3型磁心，氣隙間隙為008mm。初級(jí)匝數(shù)為100匝，初級(jí)電感量為25zmH，允許有土10的偏差。次級(jí)匝數(shù)為8匝，輔助繞組為26匝。初級(jí)鉗制電路由vIL、L4，R1和只：構(gòu)成。V取采用玻璃鈍化的硅二極管1N4007(1000vlA)，這有助于降低電磁干擾的輻射。C1的允許范圍是100pF一1000PF。LinkSwith系列單

28、片開(kāi)關(guān)電源的使用注意事項(xiàng) 1最大輸出功串 Linksw小h在交流85v入265v寬范圍輸入、交流230v固定輸入時(shí)的最大連續(xù)輸出功率(POM)分別為3w、4w。為達(dá)到最大連續(xù)輸出功率的，設(shè)計(jì)電路時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)： (1)設(shè)計(jì)的直流輸入電壓最小值UI：mn90V。當(dāng)交流輸入電壓M85v一265V時(shí)，輸入濾波電容的容量可按3PFw的比例系數(shù)來(lái)選取。對(duì)于交流230V或115V固定輸入電壓，可按1yFw的比例系數(shù)來(lái)選取。 (2)Unk5w比h是專門設(shè)計(jì)在不連續(xù)模式下工作的，此時(shí)初級(jí)繞組感應(yīng)電壓IJ。n的范圍是40v一60v*若設(shè)計(jì)成連續(xù)模式，會(huì)導(dǎo)致環(huán)路工作不穩(wěn)定。 (3)次級(jí)整流管應(yīng)采用肖特基二報(bào)管。

29、圖281中的vD3就采用1A60V的肖特基。 (4)預(yù)先可假定電源效率v70。 (5)源極引腳必須與印制板上的覆銅箔接觸良好以保證將熱量及時(shí)效發(fā)出去，使芯片溫度不超過(guò)十l 00。 1續(xù)流二極曾VD3 采用不連續(xù)模式時(shí)，vD3應(yīng)選擇，。75n5的超快恢復(fù)二極管作為續(xù)瀝二極管；采用不連續(xù)模式時(shí)，要求2D名35ns。uF4005屆于超快恢復(fù)二極管，其2R30ns，能滿足上述兩種工作模式的需要。不要使用快恢復(fù)二極管，因?yàn)檫@種管子的反向恢復(fù)時(shí)間為幾百納秒，在啟動(dòng)過(guò)程中會(huì)使Linksw5tch一丁N總處于連續(xù)工作模式，從而產(chǎn)生上升沿很高的尖峰電流強(qiáng)迫轉(zhuǎn)換周期提前結(jié)束，使輸出無(wú)法達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。 2反Q二極管

30、vD4 反饋二圾管vD4可選用廉價(jià)的整流管，如1N400 5型整流管，但最好采用破封管，這種管子的反向恢復(fù)時(shí)間較短。此外vD和vD，的正向壓降應(yīng)相等。 3電感L1 推薦L1采用帶鐵氧體磁心的電感，以降低成本并減小音頻噪聲等于設(shè)計(jì)值，所能承受的有效值電流也要留出一定余量。 4輸出級(jí)溫波電容c2L1的電感量應(yīng)大于或系，因此要盡量選擇低EsR的電容。 5反饋電阻B1)和偏置電阻I見(jiàn)由風(fēng)和風(fēng)構(gòu)成的電阻分壓器應(yīng)使FB引腳的電壓保持在為2k魔土1的電阻。 6反翅電容c3 最可選普通的電解電容，它具有“取樣保持”的功能。在Linkswit小一TN關(guān)閉時(shí)間內(nèi)，c3上的電壓被充電到輸出電壓值。c3的電容量范圍是

31、10一22PF，當(dāng)電容量取得過(guò)小時(shí)會(huì)降低在小負(fù)載情況下的穩(wěn)壓性能。 7負(fù)藏電阻島 當(dāng)最小負(fù)載電流小于3mA時(shí)，直接反饋式電路要求有穩(wěn)定。選擇只：4ko時(shí)，可使JMm3mA。 此外，在光鍋反饋式電路中還需要給外部穩(wěn)壓管接限流電阻(Rz)，將穩(wěn)壓管的工作電流限制在12mA，以減小空載時(shí)輸出的紋波電壓。輸出功率為12w。交流輸入電壓依次經(jīng)過(guò)o5A保險(xiǎn)管、EMI濾波器(cl、L1)和整流濾波器(BR，c2)，獲得直流高壓，接高頻變壓器的初級(jí)繞組。月r為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，在上電時(shí)可起到限流保護(hù)作用。初級(jí)保護(hù)電路由鉗位二極管vDl和吸收回路Rl、C所組成，能將漏極電壓限制在安全范圍內(nèi)。vDl采用o35A

32、300v的高速二極管BYTll。正常工作時(shí)，輔助繞組的輸出電壓先經(jīng)過(guò)vD3、R2和c4整流濾波，給vIPer22A提供電源電壓：再經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓管vIL給FB端提供反饋電壓。VD3可選用o2A200V的高速二極管BAS21。次級(jí)整流管VD2采用MBR360型3A60V的肖特基二極管。輸出級(jí)濾波器由c6、Lz及c?組成。cB為安全電容。2光飄反綴式十12v、1A單片開(kāi)關(guān)電源 由vIPer22A構(gòu)成光鍋反饋式十12v、1A單片開(kāi)關(guān)電源的電路如圖3147所示。它與固3146的主要區(qū)別是增加了由光鍋合器(Pc817A)和可調(diào)式桔密并聯(lián)穩(wěn)壓器(TL431)構(gòu)成的桔密反饋電路，能顯著改善穩(wěn)壓性能。當(dāng)輸出電壓發(fā)生

33、變化時(shí)，口。經(jīng)過(guò)R4、R5分壓后獲得取樣電壓，與丁L431中的25v帶隙基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后產(chǎn)生誤差電壓，再經(jīng)過(guò)光鍋臺(tái)器去控制反饋端電流Jm，改變輸出占空比使口，維持不變，最終達(dá)到了穩(wěn)壓目的。輸出電壓值由R2、光鍋臺(tái)器中的IRD和TL431的壓降來(lái)設(shè)定。R3可改善LKD的非線性，cB為消噪電容。由TEAl 522T構(gòu)成的3W精密開(kāi)關(guān)電源 由TEAl522T構(gòu)成的3W精密開(kāi)關(guān)電源電路如圖622所示。TEAl522T配80一276V交流電源時(shí)，最大輸出功率可達(dá)7w。與圖621所示電路相比主要有以下區(qū)別：電路中增加了由可調(diào)式并聯(lián)穩(wěn)壓器(TI431)和光福合器(sFH61062)組成的光福反饋式電路；輸

34、出級(jí)采用兩級(jí)濾波器，第一級(jí)濾波器由c3構(gòu)成，第二級(jí)濾波器由L2、G構(gòu)成，亦稱后置濾波器，可進(jìn)一步濾除紋波電壓；在yccREG端之間并聯(lián)一只反向擊穿電壓為22V的1N6008B型穩(wěn)壓管，一旦ye22v，可起到鉗位保護(hù)作用。初級(jí)的鉗位保護(hù)電路由vD21和vDl所組成。其中，vD2l為B2D27一c160型瞬態(tài)電壓抑制器可直接用P6K置160或者P6KE200來(lái)代替。阻塞二極管V凰實(shí)選BYD37J型600V15A快恢復(fù)二圾管，亦可選UF4005型600v1A的超快恢復(fù)二極管，VD3采用STPS340U型400V3A的肖特基二極管*SFH61062型光鍋合器亦可用P哪!7A來(lái)代替。高頻變壓器采用EEl

35、3型磁心，初級(jí)繞組匝數(shù)NP134T，其電感量LP18mH。次級(jí)繞組匝數(shù)Ns8丁，偏置繞組匝數(shù)NP22T。通用單片開(kāi)關(guān)電源模塊的設(shè)計(jì)由ToP221P構(gòu)成的5V、35W精密開(kāi)關(guān)電源模塊 TOP221P屬于ToP5w加hE系列單片開(kāi)關(guān)電源。它采用雙列直插式8腳封裝，在寬范圍電壓輸入時(shí)的最大輸出功率為5w。下面介紹由ToP221P構(gòu)成5v、3·5w開(kāi)關(guān)電源模塊的設(shè)計(jì)原理及其改進(jìn)電路。 811 性能特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo) (1)它采用帶穩(wěn)壓管的光鍋反饋式電路來(lái)完成DCDC電源變換，可將90一375v直流輸入電壓變換成十5v、o7A的穩(wěn)壓輸出。 (2)穩(wěn)壓性能好，可作為精密開(kāi)關(guān)電源模塊，用做臺(tái)式計(jì)算機(jī)、

36、彩電、DvD的備用電源。 (3)其主要技術(shù)指標(biāo)如下：UI90一375V，Uo十5V土025V，Jo07A，Po35W，5v土1o，5尸i1o7V72，輸出紋波電壓最大值為土50mv，環(huán)境溫度范圍是0一50。 (4)對(duì)電路稍作改進(jìn)，利用丁L431來(lái)代替光鍋反饋電路中的普通穩(wěn)壓管，即可使電壓調(diào)整宰與負(fù)載調(diào)整率均達(dá)到土o2的技術(shù)指標(biāo)。 (5)只需焊兩根引線，即可增加十12v、50mA的非隔離式簡(jiǎn)易穩(wěn)壓輸出，構(gòu)成兩路輸出的開(kāi)關(guān)電源模塊。 (6)在輸入端接入一只熔斷電阻器，使保護(hù)功能更趨完善。模塊具有輸入短路保護(hù)、安全電流限制、輸出過(guò)電流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)功能。 812 5V、35w開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)原理與改進(jìn)

37、電路 15V、35w開(kāi)關(guān)電源模塊 由丁OP221P構(gòu)成5V、35w開(kāi)關(guān)電源模塊的內(nèi)部電路如圖811所示。該電路在直流輸入端串聯(lián)一只熔斷電阻器FR，其標(biāo)稱阻值為1魔。當(dāng)輸入端發(fā)生短路故障時(shí)，F(xiàn)R迅速被熔斷，起到了保護(hù)作用。cl用于濾除從輸入端引入的高頻干擾。為抑制由高頻變壓器漏感產(chǎn)生的尖堆電壓，利用RI、C和vDl組成f鉗位保護(hù)電路，可將ToP221P的漏極電壓限定在安全范圍內(nèi)。VDl需用UF4005型(1A600V)超快汰復(fù)二極管。輸出整流管VDg采用1N5822型3A40v的肖特基二極管，；為輸出濾波電容。后置濾波器L、G可進(jìn)一歲濾除交流紋波”L采用33PH磁珠形電感。光鍋反饋電路由光鍋臺(tái)器

38、帆和穩(wěn)樂(lè)管vD2構(gòu)成。I乙選用日本夏普公司生產(chǎn)的Pc817A型光鍋臺(tái)器，它屬于線性光鍋臺(tái)器，電流傳拖比cTR80一60，內(nèi)部接收管cE極間的耐壓值為35V。VDh使用IN5228C型穩(wěn)壓管，共穩(wěn)定電壓y239V，穩(wěn)定電流的典型值Jz20mA。vDz與RI還構(gòu)成假負(fù)載，能改善空載及輕載時(shí)的穩(wěn)壓性能。取兄1000時(shí)，vDz的穩(wěn)定電流為11mA。輸出電壓u。等于u2與yF之和(uF是I。ED的正向壓降，約為1V)，即U。Uz十UF篙39V十1V貿(mào)5V。R2是LED的限流電阻并能影響反饋環(huán)路的增益。反饋繞組的輸出電壓經(jīng)過(guò)vD3、L6整流濾波后，獲得反饋電壓IJM，再經(jīng)過(guò)光敏三極管給TOP221P提供偏

39、壓。當(dāng)IJo發(fā)生變化時(shí)，因vD2具有穩(wěn)壓作用，故LED上的電流Jp隨之改變，再經(jīng)過(guò)光閑合器去調(diào)節(jié)控制端電流Jc，通過(guò)改變占空比使u。趨于穩(wěn)定。C為控制端旁路電容。根據(jù)實(shí)際需要，還可在C上并聯(lián)一只o1yF的電容解，濾除控制端上的尖峰電壓和高頻干擾信號(hào)。 2改進(jìn)電路 上述模塊為單路輸出且5v、5?的指標(biāo)還不夠高。為此，可按如圖812所示電路進(jìn)行改進(jìn)。該電路主要作了以下三處改進(jìn)：增加了十12V、50mA輸出y02，直接取自反饋電壓Im。該路輸出功率僅為o6w與十5V同時(shí)輸出時(shí)總功率可達(dá)L 6w。利用TL431型可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器宋代替穩(wěn)壓管vDz，構(gòu)成ToP221P的外部誤差放大器。改進(jìn)后的電壓調(diào)

40、整率和負(fù)載調(diào)整率均可達(dá)到土o2，可滿足精密開(kāi)關(guān)電源之需要。在TL431的陽(yáng)極(A)與陰極(K)之間，還可并聯(lián)一只軟啟動(dòng)電容c8(即cM)，消除上電瞬間對(duì)電路的沖擊，使U0，能平滑地升高。賬可選4747PF的電解電容器。153w兩路輸出開(kāi)關(guān)電源模塊的內(nèi)部電路如圖82、1所示，印制板元件布置見(jiàn)圖822。單面印制板的外形尺寸為109mm×54mm，焊接元器件后的最大高度為27mm。85265V交流電依次經(jīng)過(guò)電磁干擾濾波器(c6、L2)、整流橋(BR)和濾波電容(c1)，產(chǎn)生直流高壓uI，加至韌級(jí)繞組NP的一端。Np的另一端由TOP223Y內(nèi)部功率開(kāi)關(guān)管來(lái)驅(qū)動(dòng)。漏極鉗位保護(hù)電路由瞬態(tài)電壓抑制器vDM(F6I(E200)、超快恢復(fù)二極管vD2(uF4005)構(gòu)成。次級(jí)電壓經(jīng)VD2、C、Cl o、L1和C整流濾波后，輸出一5v電壓。vDz采用45V、10A的肖持基二極管。CI?與R7并聯(lián)在VD2兩端，能抑制1520M11z的射頻干擾。光精合器I乙(Pc8l 7A)中的LED和穩(wěn)壓管V1)h2(1N5228C)用于設(shè)定從的電壓，使DMUF十Uz?耙5V。RJ和兄用來(lái)將R43k0、R510kO代人式(82)中得到DM325V露L 3V，符合設(shè)計(jì)要求。C8為控制環(huán)路的補(bǔ)償電