新編-開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ)與應(yīng)用-第3章-精品課件

1、第3章 它激式開(kāi)關(guān)電源 3.1 它激式開(kāi)關(guān)電源 3.2 集成驅(qū)動(dòng)器及其應(yīng)用 3.3 STR系列集成變換電路 3.4 TOP系列集成電源 3.5 DC/DC變換電路 3.1 它激式開(kāi)關(guān)電源3.1.1 MC1394構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電源用MC1394組成的開(kāi)關(guān)電源是較具代表性的它激式電源，它可以適應(yīng)90260V的輸入電壓的大范圍變動(dòng)，與簡(jiǎn)單的自激式開(kāi)關(guān)電源相比具有極大的實(shí)用優(yōu)勢(shì)。1內(nèi)部構(gòu)造MC1394內(nèi)部構(gòu)造如圖3-1所示，它具有獨(dú)立的脈沖發(fā)生器、PWM調(diào)制器邏輯關(guān)閉電路、軟啟動(dòng)電路等它激式驅(qū)動(dòng)電路的所有功能。這個(gè)電路的特點(diǎn)是既可以用于不隔離開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，也可以用于隔離的脈沖變壓器式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。MC13

2、94各引腳功能如下：1腳：誤差取樣比較器的正向輸入端，由外部取樣分壓器對(duì)開(kāi)關(guān)電源輸出電壓取樣輸入。2腳：軟啟動(dòng)控制端。VCC供電正極經(jīng)外部RC并聯(lián)接入2腳。開(kāi)機(jī)通電時(shí)，2腳因電容充電開(kāi)始電壓較高，通過(guò)內(nèi)部PWM電路使振蕩器輸出脈沖占空比較小。隨電容充電電流的減小，2腳電壓下降，振蕩脈沖占空比增大到額定值，受控于取樣放大器。3、4腳：紅外線遙控接收信號(hào)輸出端。紅外線控制信號(hào)經(jīng)譯碼后，由3腳輸出，通過(guò)6腳控制驅(qū)動(dòng)器的輸出脈沖，達(dá)到啟/閉開(kāi)關(guān)電源的目的。圖3-1 MC1394內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 5腳：高電平保護(hù)輸入端，如此腳輸入等于VCC的高電平，則通過(guò)內(nèi)部閉鎖電路關(guān)斷驅(qū)動(dòng)脈沖輸出，開(kāi)關(guān)電源呈保護(hù)性停機(jī)。5

3、腳可作為過(guò)電壓保護(hù)，因保護(hù)閾值太高，若用于過(guò)流保護(hù)，需外設(shè)過(guò)流檢測(cè)放大器。7腳：PWM驅(qū)動(dòng)脈沖輸出端，內(nèi)設(shè)射隨器輸出正向脈沖，可驅(qū)動(dòng)NPN型開(kāi)關(guān)管。由于驅(qū)動(dòng)功率較小，脈沖電壓幅度較低，開(kāi)關(guān)管需設(shè)置前級(jí)驅(qū)動(dòng)放大器。8腳：VCC輸入端。它激式驅(qū)動(dòng)器獨(dú)立工作，開(kāi)關(guān)電源啟動(dòng)時(shí)必須向驅(qū)動(dòng)器提供工作電壓，一般利用輸入整流電壓經(jīng)電阻降壓，向驅(qū)動(dòng)集成電路提供啟動(dòng)電壓，待開(kāi)關(guān)電源啟動(dòng)后，再由開(kāi)關(guān)電源提供UCC，啟動(dòng)電壓自動(dòng)斷開(kāi)。9腳：接地端(VCC)。10腳：振蕩器外同步輸入端，可輸入正向同步脈沖，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)頻率強(qiáng)制同步。11腳：振蕩器頻率設(shè)定端，外接RC振蕩定時(shí)元件。12腳：脈寬調(diào)制器輸入控制端，輸入控制電壓與

4、脈寬成反比。13腳：誤差比較器輸出端，可直接輸入10腳，控制振蕩脈寬。同時(shí)，在比較器反向輸入端之間接入負(fù)反饋電阻和頻率校正網(wǎng)絡(luò)，以穩(wěn)定比較器的增益。2MC1394組成的降壓開(kāi)關(guān)電源圖3-2為MC1394組成的它激式不隔離降壓開(kāi)關(guān)電源。MC1394的7腳輸出已調(diào)寬脈沖波，經(jīng)VT2放大后，由脈沖變壓器T1耦合至開(kāi)關(guān)管VT1的b、e極，控制VT1的開(kāi)/關(guān)。L1是儲(chǔ)能電感，VD101是續(xù)流二極管。為了形成降壓的不隔離輸出，輸入電壓加在VT1和L1兩端。VT1導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓加在L1兩端存儲(chǔ)磁能；VT1截止時(shí)，L1釋放磁能，VD101導(dǎo)通向負(fù)載供電。R101是過(guò)電流保護(hù)取樣電阻。當(dāng)過(guò)電流時(shí)，R101上電

5、壓降增大，VT3導(dǎo)通，電阻R102、R109分壓送入MC1394的5腳，使振蕩器停振，VT1無(wú)激勵(lì)脈沖，穩(wěn)壓器無(wú)直流輸出，達(dá)到保護(hù)的目的。開(kāi)關(guān)電源在啟動(dòng)時(shí)，電源電壓通過(guò)R105供給激勵(lì)管VT2電壓，一旦啟動(dòng)則改由直流輸出端經(jīng)VD102、R106供給其穩(wěn)定電壓。R107、R108構(gòu)成誤差取樣分壓電阻。當(dāng)輸出直流電壓變動(dòng)時(shí)，經(jīng)R107、R108取樣送入MC1394的1腳進(jìn)行誤差放大，再經(jīng)調(diào)制級(jí)控制振蕩器的脈寬。圖3-2 MC1394組成的降壓開(kāi)關(guān)電源 3.1.2 UC3842控制的開(kāi)關(guān)電源UC3842的特點(diǎn)是除內(nèi)部PWM系統(tǒng)外，還設(shè)有多路保護(hù)輸入和穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓發(fā)生器，同時(shí)還具有小電流啟動(dòng)功能。它

6、功能完善、性能可靠，目前被廣泛應(yīng)用于各種普通電源，還被用于有源因數(shù)改善電路和高壓升壓式開(kāi)關(guān)電源中。1UC3842內(nèi)部構(gòu)造UC3842為雙列8腳單端輸出的它激式開(kāi)關(guān)電源驅(qū)動(dòng)集成電路，其內(nèi)部電路框圖如圖3-3所示。圖3-3 UC3842內(nèi)部電路框圖 UC3842內(nèi)部由5V基準(zhǔn)電源、振蕩器、誤差放大器、電流取樣比較器、PWM鎖存、輸出電路等組成。(1) 5V基準(zhǔn)電源：內(nèi)部電源，可以提供5V/50mA的輸出。(2) 振蕩器：決定電源開(kāi)關(guān)頻率，RT接在4腳和8腳之間，CT接4腳、GND和5腳之間。 (3) 誤差放大器：由VFB端輸入的反饋電壓和2.5V做比較，誤差電壓COMP用于調(diào)節(jié)脈沖寬度。COMP端

7、引出接外部RC網(wǎng)絡(luò)，以改變?cè)鲆婧皖l率特性。(4) 電流取樣比較器：3腳ISENSE用于檢測(cè)開(kāi)關(guān)管電流，當(dāng)UISENSE1V時(shí)，關(guān)閉輸出脈沖，迫使開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，達(dá)到過(guò)流保護(hù)的目的。(5) 欠壓鎖定電路UVLO：開(kāi)通閾值16V，關(guān)閉閾值10V，具有滯回特性。(6) PWM鎖存電路：保證每一個(gè)控制脈沖作用不超過(guò)一個(gè)脈沖周期，即所謂逐脈沖控制。另外，VCC與GND之間的穩(wěn)壓管用于保護(hù)，防止器件損壞。(7) 輸出電路：圖騰柱輸出電路，輸出PWM觸發(fā)信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)MOS管及雙極型晶體管。2UC3842的使用特點(diǎn)(1) 單端圖騰柱式PWM脈沖輸出，輸出驅(qū)動(dòng)電流為200mA，峰值可達(dá)1A。(2) 啟動(dòng)電壓大于16

8、V、啟動(dòng)電流僅1mA即可進(jìn)入工作狀態(tài)。處于正常工作狀態(tài)時(shí)，工作電壓在1034V之間，負(fù)載電流為15mA。超出此限制，開(kāi)關(guān)電源呈欠電壓或過(guò)電壓保護(hù)狀態(tài)，無(wú)驅(qū)動(dòng)脈沖輸出。(3) 內(nèi)設(shè)5V(50mA)基準(zhǔn)電壓源，經(jīng)21分壓后作為取樣基準(zhǔn)電壓。(4) 輸出電流為200mA，峰值為1A，既可驅(qū)動(dòng)雙極型三極管也可驅(qū)動(dòng)MOSFET管。若驅(qū)動(dòng)雙極型三極管，應(yīng)加入開(kāi)關(guān)管截止加速RC電路，同時(shí)將內(nèi)部振蕩器的頻率限制在40kHz以下；若驅(qū)動(dòng)MOSFET管，振蕩頻率由外接RC電路設(shè)定，見(jiàn)式(3-1)，工作頻率最高可達(dá)500kHz。(5) 內(nèi)設(shè)過(guò)流保護(hù)輸入(3腳)和誤差放大輸入(1腳)兩個(gè)PWM控制端。誤差放大器輸入構(gòu)

9、成主PWM控制系統(tǒng)，可使負(fù)載變動(dòng)在30%100%時(shí)輸出負(fù)載調(diào)整率在8%以下，負(fù)載變動(dòng)70%100%時(shí)輸出負(fù)載調(diào)整率在3%以下。(6) 過(guò)流檢測(cè)輸入端可對(duì)逐個(gè)脈沖進(jìn)行控制，直接控制每個(gè)周期的脈寬，使輸出電壓調(diào)整率達(dá)到0.01%/V。如果3腳電壓大于1V或1腳電壓小于1V，PWM比較器輸出高電平使鎖存器復(fù)位，直到下一個(gè)脈沖到來(lái)時(shí)才重新置位。利用1腳和3腳的電平關(guān)系，在外電路控制鎖存器的開(kāi)/閉，使鎖存器每個(gè)周期只輸出一次觸發(fā)脈沖。因此，電路的抗干擾性極強(qiáng)，開(kāi)關(guān)管不會(huì)誤觸發(fā)，提高了可靠性。(7) 內(nèi)部振蕩器的頻率由4腳外接電阻與8腳外接電容設(shè)定。集成電路內(nèi)部基準(zhǔn)電壓通過(guò)4腳引入外同步。4腳和8腳外接R

10、T、CT構(gòu)成定時(shí)電路，CT的充電與放電過(guò)程構(gòu)成一個(gè)振蕩周期。其振蕩頻率可由下式近似得出：(3-1) 3在彩顯開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用AST彩顯開(kāi)關(guān)電源是以UC3842為主構(gòu)成，由UC3842對(duì)開(kāi)關(guān)管控制，電路簡(jiǎn)化后如圖3-4所示。UC3842各腳功能及應(yīng)用如下：1腳：內(nèi)部誤差放大器輸出端。 2腳：誤差放大器的取樣電壓輸入端。 3腳：PWM比較器的另一輸入端。 4腳：定時(shí)電容CT端。 5腳：接地端。6腳：激勵(lì)脈沖輸出端。 7腳：?jiǎn)?dòng)/工作電壓輸入端。 8腳：內(nèi)部5V基準(zhǔn)電壓輸出端。 圖3-4 AST彩顯開(kāi)關(guān)電源電路 3.1.3 升壓型開(kāi)關(guān)電源圖3-5所示為UC3842組成的升壓型它激式開(kāi)關(guān)電路。儲(chǔ)能電感

11、L5、開(kāi)關(guān)管VT7組成斬波式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，UC3842構(gòu)成開(kāi)關(guān)控制電路。輸入經(jīng)負(fù)溫度系數(shù)電阻NTC、橋堆整流器、電容C4濾波成為直流電壓，正極經(jīng)L5并聯(lián)接入VT7。當(dāng)VT7導(dǎo)通時(shí)，輸入整流電壓經(jīng)L5、VT7的D-S極、R6完成回路，輸入整流電壓全部加在L5兩端，從而使電能變?yōu)榇拍艽鎯?chǔ)于L5。當(dāng)VT7截止時(shí)，L5產(chǎn)生的自感電勢(shì)與輸入整流電壓串聯(lián)，通過(guò)升壓二極管VD6、電容C7向負(fù)載供電。VT7導(dǎo)通時(shí)間正比于L5存儲(chǔ)能量，因此，控制VT7通、斷占空比，可以控制升壓幅度。這種升壓電路適合不同輸入電壓，取代了傳統(tǒng)的交流輸入110V/220V自動(dòng)切換電路。圖3-5 UC3842組成的升壓型它激式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器

12、電路 UC3842在開(kāi)關(guān)電路中的工作過(guò)程如下：交流輸入整流器組成橋式整流的同時(shí)，其中橋堆整流器的二極管還形成負(fù)極接地的半波整流器，由交流輸入另一輸入端得到半波整流的正電壓，經(jīng)限流電阻R5降壓、電容C6濾波形成較低的整流電壓，向UC3842的7腳提供啟動(dòng)電壓。當(dāng)啟動(dòng)狀態(tài)驅(qū)動(dòng)脈沖消失后，VT7截止，儲(chǔ)能電感L5釋放能量。在能量釋放過(guò)程中，L5附加繞組產(chǎn)生感應(yīng)脈沖，經(jīng)電容C2加到二極管VD3、VD4進(jìn)行半波整流，在啟動(dòng)后向UC3842的7腳提供工作電壓。UC3842具有小電流啟動(dòng)功能，開(kāi)機(jī)瞬間啟動(dòng)電路向7腳提供16V以上的啟動(dòng)電壓，啟動(dòng)電流僅1mA。此時(shí)6腳輸出一個(gè)正向驅(qū)動(dòng)脈沖，開(kāi)關(guān)電路立即向7腳提

13、供工作電壓。UC3842的6腳輸出脈寬受控的單路驅(qū)動(dòng)脈沖，用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管VT7。電阻R9、R10作為驅(qū)動(dòng)電路的電流限制，二極管VD5為開(kāi)關(guān)管截止加速電路。在脈沖截止期，VT7管的柵源極電容通過(guò)二極管VD5放電形成對(duì)UC3842的灌電流，使開(kāi)關(guān)管迅速截止。VZD4和R8為VT7的過(guò)壓保護(hù)元件。UC3842的5腳為共地端和VCC。UC3842的4腳為振蕩電路輸出端，由外接電阻R12和電容C12設(shè)定振蕩頻率。為了使振蕩頻率穩(wěn)定，C12的充電電壓取自UC3842的8腳內(nèi)部的5V基準(zhǔn)電壓。UC3842的3腳為過(guò)流限制比較器的正相輸入端，比較器反相輸入端接入誤差放大器比較器的輸出端。正常狀態(tài)下，3腳呈低電

14、平，使得內(nèi)部的誤差比較器控制輸出脈沖的持續(xù)時(shí)間。如果電路故障使UC3842輸出驅(qū)動(dòng)脈沖占空比過(guò)大時(shí)，VT7導(dǎo)通時(shí)間將變長(zhǎng)，截止時(shí)間將縮短，其D、S極平均電流增大，致使過(guò)流取樣電阻R6、R7壓降增大，此時(shí)UC3842的3腳電壓升高，通過(guò)內(nèi)部比較器控制觸發(fā)器，使驅(qū)動(dòng)脈沖占空比減小。如果過(guò)流取樣電壓達(dá)到1V左右，則自動(dòng)持續(xù)關(guān)斷驅(qū)動(dòng)脈沖，避免因輸出電壓超高而損壞負(fù)載電路和開(kāi)關(guān)管。3.1.4 充電器專用控制電路MC7121電路結(jié)構(gòu)MC712內(nèi)部主要包括定時(shí)器、電壓斜率檢測(cè)器(內(nèi)含A/D轉(zhuǎn)換器)、+5V穩(wěn)壓器、上電復(fù)位電路、控制邏輯、電流和電壓調(diào)節(jié)器(內(nèi)含電流比較器和電壓比較器)、溫度比較器(過(guò)溫比較器、

15、欠溫比較器)、2.0V基準(zhǔn)電壓源、N溝道功率MOSFET。2充電原理用MC712構(gòu)成的鋰電池充電電路如圖3-6所示。電路中，C1為輸入端濾波電容；R1是限流電阻，可以控制充電電流；C2為1F；C3是0.1F補(bǔ)償電容；VT為PNP功率管，其參數(shù)為：UCBO=80V，ICM=7A，PCM=40W；R2是基極偏置電阻；VD是1A/50V的硅整流管；R5為檢測(cè)電阻，R5用來(lái)設(shè)定快速充電電流Ifast的值，當(dāng)Ifast=1A時(shí)，R5為0.25；RT1、RT2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。該電路在快速充電、涓流充電時(shí)的充電電流分別為1A、1/16A。圖3-6所示的充電電流由R1決定，設(shè)輸出電壓為Uo，輸出電流為

16、Io，則R1的計(jì)算公式為(3-2) 使用MC712設(shè)計(jì)的充電電路的充電時(shí)間短、效率高，克服了原有充電器功能單一、電流無(wú)法調(diào)整和充電時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，有良好的使用效果。圖3-6 鋰電池充電電路 3.1.5 反激式開(kāi)關(guān)電源反激式電路中的變壓器起著儲(chǔ)能元件的作用，可以看做是一對(duì)相互耦合的電感。其工作過(guò)程是：開(kāi)關(guān)開(kāi)通后，VD處于斷態(tài)，初級(jí)繞組的電流線性增長(zhǎng)，電感儲(chǔ)能增加；開(kāi)關(guān)關(guān)斷后，初級(jí)繞組的電流被切斷，變壓器中的磁場(chǎng)能量通過(guò)次級(jí)繞組和VD向輸出端釋放。圖3-7是反激式開(kāi)關(guān)電源原理圖，其中的控制芯片采用UC3842。電源的輸出電壓等級(jí)有三種：+5V、+12V、12V。該電路變換器是一個(gè)降壓型開(kāi)關(guān)電路，由單

17、管驅(qū)動(dòng)隔離變壓器T主繞組N1、C2、R3提供變壓器初級(jí)泄放通路。輸出經(jīng)整流、濾波送負(fù)載。芯片所用的電源VCC由R2從整流后電壓提供。VCC同時(shí)也作為輔助反饋繞組N3的反饋電壓。電路振蕩器頻率由式(3-1)決定。反饋比較電路信號(hào)是從輔助繞組N3經(jīng)過(guò)VD1、VD2、C3、C4等整流濾波后得到的VCC分壓提取的。C6、R7構(gòu)成信號(hào)的有源濾波。開(kāi)關(guān)管電流被R10取樣后，經(jīng)R9、C7濾波，送芯片ISENSE端，當(dāng)反饋信號(hào)值超過(guò)閾值1V時(shí)，確認(rèn)過(guò)載，關(guān)斷電源輸出。芯片輸出部分由OUT端驅(qū)動(dòng)單MOSFET管，C8、VD3對(duì)開(kāi)關(guān)管有電壓鉗位作用。圖3-7 UC3842組成的反激式開(kāi)關(guān)電源原理圖 3.2 集成驅(qū)

18、動(dòng)器及其應(yīng)用3.2.1 半橋控制電路L6598 L6598是一種專門為串聯(lián)諧振半橋電路設(shè)計(jì)的雙輸出控制器芯片，該芯片支持保護(hù)全面和高可靠性的電源設(shè)計(jì)，適用于液晶電視和等離子電視的電源、便攜電腦和游戲機(jī)的高端適配器和電信設(shè)備開(kāi)關(guān)電源。L6598最高開(kāi)關(guān)頻率為500kHz，其能效高、電磁干擾(EMI)輻射低。為了采用自舉方法驅(qū)動(dòng)上橋臂開(kāi)關(guān)，內(nèi)部電路設(shè)計(jì)了一個(gè)能夠承受600V以上電壓的結(jié)構(gòu)和一個(gè)同步驅(qū)動(dòng)式器件，節(jié)省了一個(gè)外部快速恢復(fù)自舉二極管。L6598為兩個(gè)柵驅(qū)動(dòng)器提供一個(gè)輸出電流0.6A和輸入電流1.2A的典型峰值電流處理能力，可以利用外部可編程振蕩器設(shè)定工作頻率。非線性軟啟動(dòng)可防止涌流，最大限

19、度地抑制輸出電壓過(guò)沖。該電路還有一個(gè)可控制的突發(fā)模式操作，能夠大幅度降低在輕負(fù)載和無(wú)負(fù)載條件下的平均開(kāi)關(guān)頻率和相關(guān)損耗。L6598是將諧振電路和半橋驅(qū)動(dòng)電路結(jié)合在一體的電源控制電路，可以取代以往由兩個(gè)芯片組成的半橋結(jié)構(gòu)，所以采用該電路設(shè)計(jì)的電源非常簡(jiǎn)單。1內(nèi)部電路(1) 軟啟動(dòng)與振蕩器。L6598提供有軟啟動(dòng)功能，軟啟動(dòng)時(shí)間取決于1腳電容CS，振蕩器頻率由RT、CT決定。(2) 自舉驅(qū)動(dòng)器。利用內(nèi)部充電泵得到比芯片電源高得多的電壓，為驅(qū)動(dòng)外部功率管提供了良好的條件。(3) 運(yùn)算放大器。L6598內(nèi)的運(yùn)算放大器可提供低輸出阻抗、寬帶、高輸入阻抗和寬共模范圍，這些特點(diǎn)有利于實(shí)現(xiàn)保護(hù)或閉環(huán)控制，其輸

20、出可以連接到頻率設(shè)定電阻端，以調(diào)節(jié)振蕩器頻率。(4) 比較器。兩個(gè)CMOS比較器可用來(lái)執(zhí)行保護(hù)功能。L6598能夠識(shí)別比較器輸入端上的200ns寬度的短脈沖。如果檢測(cè)到封鎖輸入端出現(xiàn)0.6V的門限電壓脈沖，L6598即進(jìn)入閉鎖關(guān)斷狀態(tài)。此時(shí)振蕩器停止振蕩，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輸出端均為低電平。一旦故障解除，器件將重新開(kāi)始執(zhí)行正常工作程序。9腳帶有一個(gè)1.2V的門限，一旦電壓達(dá)到1.2V，則比較器被觸發(fā)而重新開(kāi)始執(zhí)行軟啟動(dòng)程序。2典型應(yīng)用圖3-8所示為L(zhǎng)6598的典型應(yīng)用電路。該電路的交流輸入電壓范圍為85270V，適宜在交流供電不穩(wěn)定的地區(qū)使用。L6598用于驅(qū)動(dòng)電路中的兩只開(kāi)關(guān)管VT2和VT3。VT2和

21、VT3輪流導(dǎo)通和截止，產(chǎn)生峰值為200V的方波，經(jīng)變壓器T1及整流、濾波后產(chǎn)生直流輸出電壓。電阻分壓器、TL431和光電耦合器OC4則組成了變壓器次級(jí)側(cè)到初級(jí)側(cè)的反饋控制環(huán)路。變壓器初級(jí)一端接半橋輸出，另一端與串聯(lián)電容C3和C4相連。用耦合電容C1與初級(jí)繞組電感形成串聯(lián)諧振電路，可使耦合電容C1的充電呈線性變化，設(shè)計(jì)的諧振頻率必須低于電源變換器的開(kāi)關(guān)頻率，其諧振頻率由反射到T1初級(jí)的電感和耦合電容共同決定。圖3-8 L6598的典型應(yīng)用電路 3.2.2 主從式開(kāi)關(guān)電源為了節(jié)約能源，負(fù)載電路設(shè)計(jì)了不同的電源管理控制環(huán)節(jié)。負(fù)載的等待狀態(tài)和自動(dòng)關(guān)機(jī)狀態(tài)都需要有能適應(yīng)負(fù)載大幅度變化的電源系統(tǒng)，一般要求

22、負(fù)載的變化量從開(kāi)機(jī)的額定負(fù)載到等待、關(guān)機(jī)狀態(tài)為2%100%，例如自動(dòng)關(guān)機(jī)狀態(tài)的功耗要求不大于25W。若采用單電源待機(jī)，即使是它激式開(kāi)關(guān)電源也難以滿足。為此相繼設(shè)計(jì)了不同的待機(jī)方案，主從式開(kāi)關(guān)電源即為其中一例。主從式開(kāi)關(guān)電源是采用兩路它激驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：第一路驅(qū)動(dòng)器作為主驅(qū)動(dòng)器，具有它激式驅(qū)動(dòng)、控制的所有功能，與常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)器不同的是，其內(nèi)部設(shè)有雙穩(wěn)態(tài)邏輯控制開(kāi)關(guān)，可以關(guān)斷本身內(nèi)部的取樣放大脈寬調(diào)制器，使內(nèi)部驅(qū)動(dòng)級(jí)受控于外部驅(qū)動(dòng)輸入。第二路“從”驅(qū)動(dòng)器具有獨(dú)立的一套取樣放大器、振蕩器、脈寬調(diào)制器。但是，其內(nèi)部無(wú)驅(qū)動(dòng)輸出級(jí)，因而它受控于本身取樣放大器的PWM脈沖只能作為主驅(qū)動(dòng)器的“外部驅(qū)動(dòng)輸入”，通過(guò)主驅(qū)

23、動(dòng)器放大后才可驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管。所謂主從式，實(shí)際就是兩套前級(jí)PWM脈沖發(fā)生器共用一套驅(qū)動(dòng)脈沖輸出級(jí)的可轉(zhuǎn)換電路。由于兩套驅(qū)動(dòng)器取樣電路、取樣點(diǎn)的不同，可以使開(kāi)關(guān)電路工作在不同的工作狀態(tài)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由主驅(qū)動(dòng)器TEA2261和從驅(qū)動(dòng)器TEA5170組成(見(jiàn)圖3-9)。TEA2261的各腳功能如下：1腳：脈沖變壓器脈沖過(guò)零檢測(cè)端，從脈沖變壓器引入感應(yīng)脈沖。 2腳：外輸入已調(diào)寬脈沖端。 3腳：低閾值保護(hù)電平輸入端。 4、5、10、13腳：接地端。6腳：取樣比較器反相輸入端，其輸出端控制脈寬調(diào)制器。 7腳：取樣比較器輸出端，用以穩(wěn)定比較器增益和校正頻率特性。8腳：過(guò)載檢測(cè)端，外接充電電容。9腳：軟啟動(dòng)控制端，外

24、接軟啟動(dòng)電容。 10腳：內(nèi)部振蕩器外接定時(shí)電容端。11腳：內(nèi)部振蕩器外接定時(shí)電阻端，由R、C值設(shè)定振蕩頻率。14腳：PWM脈沖輸出端，可直接驅(qū)動(dòng)雙極型開(kāi)關(guān)管。輸出最大驅(qū)動(dòng)電流為1.2A，可驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管組成的200W開(kāi)關(guān)電源。15腳：驅(qū)動(dòng)輸出級(jí)供電端。16腳：前級(jí)電路VCC供電端。 TEA5170內(nèi)部具有和TEA2261基本相同的軟啟動(dòng)電路、振蕩器、脈寬調(diào)制器、供電電源檢測(cè)以及可控的輸出級(jí)。 2電源的啟動(dòng)TEA2261和TEA5170集成了它激式開(kāi)關(guān)電源的大部分功能。這類電源雖然原理復(fù)雜，但外電路卻較為簡(jiǎn)單，如圖3-9所示。要啟動(dòng)TEA2261，首先必須供給芯片的5腳和10腳一個(gè)大于10.3V的啟

25、動(dòng)電壓。啟動(dòng)后，此電壓即使降低到7.5V，TEA2261也可以維持正常工作。為了啟動(dòng)TEA2261, 通過(guò)橋式整流器一臂取出半波整流電壓。對(duì)啟動(dòng)電路來(lái)說(shuō)，交流輸入的一端經(jīng)橋式整流，陽(yáng)極接地的一只整流二極管為整流輸出負(fù)極，而交流輸入的另一端則為半波整流輸出的正極。此正電壓供給IC801的15、16腳。圖3-9 TEA2261和TEA5170構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電源電路 3開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)關(guān)管基極為電容耦合驅(qū)動(dòng)電路。為了加快開(kāi)關(guān)管的通/斷速度，減少存儲(chǔ)效應(yīng)的損耗，使開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)有足夠的正向基極電流、截止時(shí)有反向基極偏置，開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)得較復(fù)雜。在圖3-9中，當(dāng)正向驅(qū)動(dòng)脈沖到來(lái)時(shí)，驅(qū)動(dòng)脈沖電流和二極管V

26、D818上經(jīng)VD812整流的正向壓降同時(shí)接入開(kāi)關(guān)管VT802的基極，使VT802飽和導(dǎo)通的速度加快。當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈沖截止時(shí)，C812的放電電流加到VT802基極，該電流與驅(qū)動(dòng)脈沖下降沿共同使開(kāi)關(guān)管快速截止，以減小截止損耗。待機(jī)控制的實(shí)現(xiàn)，由CPU的44腳輸出電平控制電子開(kāi)關(guān)，電子開(kāi)關(guān)再對(duì)行VCO振蕩器的供電和IC802的供電進(jìn)行控制。VT852為開(kāi)關(guān)管，其發(fā)射極供電取自T801的次級(jí)繞組-的15V整流電壓。帶阻開(kāi)關(guān)管VT851為VT852的偏置電路。當(dāng)待機(jī)狀態(tài)時(shí)，CPU的44腳輸出低電平，VT851截止，VT852無(wú)偏置也截止，行振蕩器無(wú)供電而停振。同時(shí)，IC801停止工作，開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)入IC801控

27、制的窄脈沖間歇振蕩狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)待機(jī)。開(kāi)機(jī)時(shí)CPU的44腳輸出高電平，VT851、VT852都導(dǎo)通，VT852的集電極輸出約12V電壓。該電壓一路經(jīng)R869、VZD851穩(wěn)壓，向IC802提供啟動(dòng)電壓和工作電壓；另一路經(jīng)VD859、R866隔離，向行振蕩器提供工作電壓(同時(shí)提供給IC802的電壓驅(qū)動(dòng)消磁電路的繼電器，使消磁繞組進(jìn)行瞬間消磁)。IC802啟動(dòng)以后，行掃描開(kāi)始工作，振蕩頻率與行頻同步。3.2.3 單周期控制電路 1電路功能特點(diǎn) 由TDA4601組成的開(kāi)關(guān)電源，無(wú)論電源調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和可靠性均較高。TDA4601的開(kāi)發(fā)使它激式驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了徹底的改變，其內(nèi)部未設(shè)產(chǎn)生連續(xù)脈沖

28、的振蕩器，而采用由邏輯電路控制的可復(fù)位觸發(fā)器來(lái)控制驅(qū)動(dòng)輸出脈沖。該電路的特點(diǎn)是：(1) 其內(nèi)部由邏輯電路控制的觸發(fā)器輸出脈沖驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管。 (2) 采用間接過(guò)流保護(hù)。 2電源應(yīng)用電路TDA4601組成的開(kāi)關(guān)電源應(yīng)用電路如圖3-10所示。圖3-10 TDA4601構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電源電路 1腳：4.2V基準(zhǔn)電壓輸出端。該腳為向外部取樣電路提供基準(zhǔn)電壓，同時(shí)向集成電路內(nèi)部提供控制基準(zhǔn)。2腳：過(guò)零檢測(cè)端。 3腳：誤差放大器的輸入端，輸入與開(kāi)關(guān)電源輸出電壓成反比的正極性誤差電壓。 4腳：正常時(shí)電壓為22.5V。5腳：欠壓控制保護(hù)輸入端。 6腳：接地端。7腳：驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)輸入端。 9腳：供電輸入端，正常電壓為7

29、.818V。芯片內(nèi)設(shè)有上限保護(hù)電路，當(dāng)輸入電壓超過(guò)18V時(shí)，通過(guò)控制邏輯關(guān)斷觸發(fā)器的輸出。 3TDA4605功能TDA4605為雙列八腳封裝，內(nèi)部功能比TDA4601完善，具有小電流啟動(dòng)功能。只要向供電端提供大于12V的啟動(dòng)電壓，啟動(dòng)電流僅1mA以上，內(nèi)部電路即可啟動(dòng)，啟動(dòng)后允許電壓下降到7V。如電壓降到6.9V以下，則電路停止輸出脈沖。應(yīng)用電路設(shè)計(jì)要求啟動(dòng)電壓和工作電壓隔離供電。啟動(dòng)后，啟動(dòng)電壓下降的瞬間，工作電壓立即接通，使其進(jìn)入工作狀態(tài)。此功能可以使TDA4605省去輔助供電電源。開(kāi)關(guān)電源高壓輸入電壓通過(guò)功率不大的電阻，使電路啟動(dòng)，啟動(dòng)后，由開(kāi)關(guān)電源自身得到低壓供電。(1) 驅(qū)動(dòng)器供電電

30、路內(nèi)部設(shè)有穩(wěn)壓電路，向芯片各功能部分供電。同時(shí)輸出3V基準(zhǔn)電壓，向比較器、觸發(fā)器提供基準(zhǔn)電壓。為了使內(nèi)部穩(wěn)壓器正常工作，內(nèi)部還設(shè)有供電端超壓和欠壓保護(hù)電路。VCC輸入超出716V范圍時(shí)，VCC檢測(cè)電路通過(guò)邏輯控制系統(tǒng)關(guān)斷驅(qū)動(dòng)輸出。(2) 開(kāi)關(guān)電源輸入電壓欠壓保護(hù)，以免輸入電壓低于下限值時(shí)，穩(wěn)壓控制系統(tǒng)因輸出脈沖占空比過(guò)大而損壞開(kāi)關(guān)管。在欠壓保護(hù)電路內(nèi)部還設(shè)有占空比控制電路，輸入電壓的降低使占空比增大到一定程度時(shí)，啟動(dòng)閉鎖比較器，關(guān)斷輸出脈沖。(3) 磁化電流檢測(cè)電路對(duì)脈沖變壓器能量釋放過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)能量釋放完畢時(shí)，允許邏輯電路發(fā)出下一個(gè)導(dǎo)通脈沖。(4) 誤差比較器。外輸入取樣電壓與內(nèi)部基準(zhǔn)電

31、壓比較，檢出誤差電壓，通過(guò)閉鎖比較器，使邏輯電路控制輸出脈沖占空比。4電路工作過(guò)程TDA4605被廣泛用于開(kāi)關(guān)電源中，其外電路比多路PWM控制的自激式開(kāi)關(guān)電源簡(jiǎn)單。TDA4605構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電源電路見(jiàn)圖3-11，次級(jí)電路省略。圖中，VT801為MOSFET開(kāi)關(guān)管，T802為脈沖變壓器，IC801為驅(qū)動(dòng)控制器TDA4605，其各腳功能及外電路如下：1腳：取樣電壓輸入端。 T輔助繞組-的感應(yīng)脈沖經(jīng)VD803整流、C810濾波形成直流電壓，經(jīng)RP810、R807和R808分壓作為取樣電壓輸入IC801的1腳。調(diào)整RP801，可以改變開(kāi)關(guān)電源輸出電壓值。2腳：開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通電流限制電路端，整流后電壓經(jīng)R81

32、0、C811輸入。當(dāng)開(kāi)關(guān)管截止，2腳內(nèi)部電路使C811放電，充電電壓降低到1V以下，控制電路使放電電路關(guān)斷，同時(shí)發(fā)出驅(qū)動(dòng)脈沖，開(kāi)關(guān)管開(kāi)始導(dǎo)通，C811通過(guò)R810充電，充電電壓上升到3V時(shí)，開(kāi)關(guān)管截止，C811放電。充電電壓在13V期間為開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通期。當(dāng)輸入電壓升高時(shí)，C811充電時(shí)間加快，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通期縮短，減小開(kāi)關(guān)電源初級(jí)電流，使輸出電壓穩(wěn)定。功能可以理解為輸入電壓超壓保護(hù)，只是方法不同。3腳：輸入整流電壓取樣輸入端。當(dāng)分壓值使3腳電壓小于1V時(shí)，欠壓保護(hù)電路動(dòng)作關(guān)斷輸出脈沖。如輸入電壓上升使3腳電壓超過(guò)1.7V時(shí)，2腳的過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作限制開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間。4腳：共地端，即VCC負(fù)極端。5腳：

33、驅(qū)動(dòng)脈沖輸出端。R814為隔離電阻，以免MOSFET管的G-S極間電容影響輸出波形。R805和穩(wěn)壓管VZD804限制驅(qū)動(dòng)脈沖的幅度，防止擊穿VT801的G-S極。圖3-11 TDA4605構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電源電路 6腳：?jiǎn)?dòng)/工作電壓輸入端。220V交流輸入的A端經(jīng)橋式整流器一臂半波整流，輸出負(fù)極接地。B為半波整流的正極輸出，經(jīng)R804、RT803降壓，C807濾波輸入6腳作為啟動(dòng)電壓。T802輔助繞組-的脈沖經(jīng)VD802整流、C807濾波作為工作電壓。由于RT803通電后阻值迅速增大，在電路啟動(dòng)后進(jìn)入阻斷狀態(tài)，啟動(dòng)電路不工作。RT803為PTC熱敏電阻，有防止連續(xù)開(kāi)/關(guān)機(jī)的保護(hù)作用。開(kāi)機(jī)后，RT8

34、03保持一定溫升，使其阻值增大，關(guān)機(jī)后難以立即下降為室溫，此時(shí)若立即開(kāi)機(jī)，因啟動(dòng)電壓不足電路不能啟動(dòng)，待幾分鐘后，PTC降至室溫才能重新啟動(dòng)。7腳：外接軟啟動(dòng)電容。開(kāi)機(jī)時(shí)，軟啟動(dòng)電容C808充電電流較大，輸出脈沖占空比較小，隨充電電流的減小緩慢達(dá)到額定值。按TDA4605設(shè)計(jì)，C808為0.22F，啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間為220300ms。8腳：感應(yīng)脈沖過(guò)零檢測(cè)輸入端。T802輔助繞組-輸出脈沖電壓，經(jīng)R812、C809濾除高次干擾脈沖，經(jīng)R806引入8腳。當(dāng)感應(yīng)脈沖下降時(shí)，使邏輯控制部分觸發(fā)器復(fù)位。 TDA4605可用于由光電耦合器隔離傳送次級(jí)輸出的直接取樣方式。在此狀態(tài)下，1腳外電路如圖3-12所示

35、。次級(jí)輸出電壓由R825、RP801與R829分壓，使取樣電壓在2.5V左右，由TL431檢出誤差電壓，控制光電耦合器OC803的發(fā)光二極管電流。TDA4605的6腳VCC電壓經(jīng)OC803次級(jí)R818、R8分壓送入1腳，將OC803次級(jí)內(nèi)阻的變化形成電壓變化，控制輸出脈沖占空比。當(dāng)次級(jí)輸出電壓升高時(shí)，OC803次級(jí)內(nèi)阻降低，1腳電壓隨之升高，使輸出電壓穩(wěn)定。這其中關(guān)鍵是，無(wú)論直接取樣還是間接取樣，在開(kāi)關(guān)電源正常工作于穩(wěn)壓狀態(tài)時(shí)，TDA4605的1腳電壓在400mA左右變化，即可實(shí)現(xiàn)電壓穩(wěn)定。圖3-12 TDA4605直接取樣方式外電路 TDA4605組成的開(kāi)關(guān)電源允許負(fù)載電流大范圍變化，當(dāng)負(fù)載

36、電流很小時(shí)，脈沖變壓器輸出電流也小，8腳檢測(cè)脈沖下降沿的時(shí)間間隔變長(zhǎng)，在此期間，即使控制系統(tǒng)發(fā)出觸發(fā)電平，邏輯電路處于關(guān)閉狀態(tài)，也不會(huì)輸出驅(qū)動(dòng)脈沖，直到8腳檢測(cè)到脈沖下降沿以后，才會(huì)發(fā)出下一個(gè)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)脈沖。因此，當(dāng)負(fù)載電流極小甚至開(kāi)路時(shí)，取樣穩(wěn)壓系統(tǒng)失去作用，TDA4605和開(kāi)關(guān)管變成窄脈沖變換器，輸出電壓為高內(nèi)阻電壓源。此功能特別適用于有待機(jī)功能的電器，在待機(jī)控制電路中不用對(duì)開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行任何控制，只關(guān)斷負(fù)載即可。而窄脈沖振蕩狀態(tài)下，由于開(kāi)關(guān)電源功耗極小，仍可以向待機(jī)控制系統(tǒng)提供5W以下的待機(jī)電源。3.2.4 大電流電源 1L4970A的特點(diǎn)L4970A的特點(diǎn)是直接輸出大電流，具有過(guò)流、

37、過(guò)熱、軟啟動(dòng)等完備的保護(hù)功能。用它設(shè)計(jì)電源可靠性很高。其主要性能特點(diǎn)如下：(1) 輸出電流大，最大可達(dá)10A，適宜制作200500W的大功率開(kāi)關(guān)電源。(2) 開(kāi)關(guān)頻率高，可達(dá)400kHz，一般選200kHz，從而提高電源效率，減小濾波電感體積。(3) 輸入、輸出壓差低，可降到1.1V左右，自身耗能低，電源效率高。在Ui=50V，Uo=40V，Io=10A的條件下，電源效率可達(dá)90%以上。(4) 輸入電壓范圍寬，正常值為1550V，極限值為1155V。輸出電壓控制靈活，可在5.140V范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)整。(5) 除軟啟動(dòng)、限流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)等完善的保護(hù)電路外，還增加了欠壓鎖定、PWM鎖存、掉電復(fù)位等

38、電路。(6) 誤差放大器的開(kāi)環(huán)增益大于60dB，電源電壓抑制比為PMRR=80dB，輸入失調(diào)電壓為2mV。2電路原理與工作過(guò)程L4970A內(nèi)部原理框圖如圖3-13所示。圖3-13 L4970A內(nèi)部原理框圖 L4970A的工作過(guò)程如下：首先把輸出電壓Uo經(jīng)R1、R2和RP組成的取樣電路提供的反饋電壓Uf和5.1V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差電壓Ur，再將Ur和Ui進(jìn)行比較獲得PWM信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)或非門驅(qū)動(dòng)功率管，最后利用外接的L、VD、C構(gòu)成的降壓輸出電路得到穩(wěn)定的輸出電壓。在圖中，將輸入電壓Ui加到鋸齒波發(fā)生器上，目的是提供一個(gè)前饋信號(hào)，使器件在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)具有良好的穩(wěn)壓性能。3開(kāi)關(guān)頻率

39、的確定當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率f選定為100 kHz時(shí)，要求定時(shí)電阻RT取16k，定時(shí)電容CT取4.7F。電路輸出電壓表達(dá)式為 (3-3)式中：R2取4.7k；R1取20；電位器RP的取值視輸出電壓的大小和調(diào)整范圍而定，最大不超過(guò)40k。開(kāi)關(guān)頻率100 kHz時(shí)自舉電容Cb為0.33F。儲(chǔ)能電感L一般取40150H。4由4970A構(gòu)成的10A輸出電源圖3-14所示電路為某微波裝置的電源系統(tǒng)，它主要是由一片L4970A芯片組成，具有10A輸出，電壓在5.140V之間穩(wěn)壓可調(diào)。開(kāi)關(guān)頻率f的大小由R4、C9的參數(shù)確定，LED用于正常輸出指示，C1、C2為輸入濾波電容，R1、R2構(gòu)成分壓器，以設(shè)定復(fù)位閾值電壓UR。

40、圖3-14 10A輸出電源電路 3.3 STR系列集成變換電路3.3.1 STR-S67系列電路STR-S6708/6709為第一代它激式開(kāi)關(guān)電源厚膜集成電路，其內(nèi)部設(shè)有脈寬可控振蕩器，振蕩頻率由內(nèi)部RC電路設(shè)定。振蕩器的脈寬由內(nèi)部穩(wěn)壓器和芯片的7腳外接分壓電路經(jīng)內(nèi)部電阻控制，芯片內(nèi)部有脈沖放大器和開(kāi)關(guān)管。STR-S6708適用于100W以下的開(kāi)關(guān)電源，而STR-S6709適用于100150W的開(kāi)關(guān)電源。STR-S6708/6709的應(yīng)用電路如圖3-15所示。圖3-15 STR-S6708/6709的應(yīng)用電路 1STR-S6708/6709各腳功能1腳：開(kāi)關(guān)管集電極引出端，經(jīng)電感L806、L8

41、05接入脈沖變壓器T861繞組端。T861繞組端由整流器提供正極性電壓。2腳：開(kāi)關(guān)管發(fā)射極引出端，經(jīng)電流取樣電阻R807接地。3腳：開(kāi)關(guān)管基極引出端。M801(STR-S6709)的5腳輸出的PWM脈沖經(jīng)R808電流取樣，再經(jīng)耦合電容C810進(jìn)入3腳。4腳：過(guò)電流保護(hù)端。R808對(duì)驅(qū)動(dòng)脈沖電流取樣形成的電壓，經(jīng)R809送入4腳，控制5腳的輸出驅(qū)動(dòng)脈沖。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源過(guò)載或短路時(shí)，STR-S6709內(nèi)部的開(kāi)關(guān)管的電流增大，反饋至4腳的取樣電壓也增大，使5腳無(wú)驅(qū)動(dòng)脈沖輸出。這是它激式開(kāi)關(guān)電源中獨(dú)特的短路保護(hù)。5腳：驅(qū)動(dòng)脈沖輸出端。6腳：脈沖峰值過(guò)電壓保護(hù)輸入端。T861繞組-輸出脈沖電壓經(jīng)R812、R

42、804分壓，送入6腳。當(dāng)分壓后的脈沖峰值超過(guò)M801內(nèi)部基準(zhǔn)電壓時(shí)，振蕩器瞬間停振，待高脈沖峰值過(guò)后再繼續(xù)振蕩。7腳：PWM控制輸入端。該端輸入電流構(gòu)成芯片內(nèi)部振蕩電容C2的輔助充電電流。當(dāng)輸入電流增大時(shí)，電容充電時(shí)間變短，使輸出電壓降低。輸入電流由光電耦合器OC802的光敏三極管控制。OC802的供電由T861繞組-輸出脈沖電壓經(jīng)VD825整流、C811濾波供給。8腳：電壓保護(hù)控制端。當(dāng)該端輸入電壓升高到一定值時(shí)，內(nèi)部反相器輸出電壓，使5腳的輸出驅(qū)動(dòng)脈沖被關(guān)斷。T861繞組-輸出脈沖電壓經(jīng)VD808整流、R818、R814分壓送入8腳，以防止PWM控制系統(tǒng)失效使輸出電壓超高。9腳：?jiǎn)?dòng)/工作

43、電壓供電端。交流輸入電壓經(jīng)VD802整流，R805限流，對(duì)C811充電。當(dāng)充電電壓高于7V時(shí)電源啟動(dòng)，5腳輸出驅(qū)動(dòng)脈沖。同時(shí)，T861繞組-輸出脈沖電壓經(jīng)VD825整流，向9腳提供工作電壓。內(nèi)部穩(wěn)壓器將該電壓限制在8.5V。2開(kāi)關(guān)電源次級(jí)及控制電路開(kāi)關(guān)電源次級(jí)及控制電路見(jiàn)圖3-16。N803為取樣誤差放大器，其內(nèi)部取樣電阻分壓比已固定，控制的輸出電壓為125V。為了得到該機(jī)所需的129V，在取樣輸入端串聯(lián)接入電阻R832，以提高分壓比。T861繞組-輸出脈沖電壓，經(jīng)VD861整流、C829濾波輸出129V，送到行輸出級(jí)。當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，取樣電壓也升高，N803的2腳電流增大，OC802的發(fā)光

44、二極管和光敏三極管電流也增大，M801的7腳電壓升高，使開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間縮短，輸出電壓降低。圖3-16 開(kāi)關(guān)電源次級(jí)及控制電路 該電源具有待機(jī)功能。正常工作狀態(tài)為它激式PWM開(kāi)關(guān)電源，待機(jī)狀態(tài)時(shí)通過(guò)脈寬控制，使脈沖占空比變得極小，從而使輸出電壓急劇下降。正常工作狀態(tài)，T861繞組-輸出電壓約70V，經(jīng)降壓送到OC802和待機(jī)控制電路VT802、VT804、VT861、VT862等。待機(jī)狀態(tài)時(shí)，CPU輸出低電平，分為兩路：一路使VT861截止，VT862飽和，將穩(wěn)壓管VZD805的8.2V電壓短路，行振蕩無(wú)供電電壓，行掃描停止工作；另一路使VT804截止，VT803導(dǎo)通，使OC802發(fā)光二極管的電

45、流增大，STR-S6709的7腳電壓大幅度上升，開(kāi)關(guān)管振蕩形成極窄的脈沖，各組輸出電壓大幅度下降。3.3.2 STR-M65系列電路STR-M系列內(nèi)附MOSFET開(kāi)關(guān)管，使驅(qū)動(dòng)脈沖的頻率可達(dá)50200kHz，電源的效率和可靠性都得到大幅度提高。STR-M系列中的STR-M6529F04適用于100W以上的開(kāi)關(guān)電源，STR-M6545/6559適用于100W以下的開(kāi)關(guān)電源。STR-M6529F04各腳功能如下：1腳：開(kāi)關(guān)管漏極引出端，經(jīng)脈沖變壓器T801繞組-接輸入整流器，輸出+300V電壓。2腳：開(kāi)關(guān)管源極引出端，外接電流取樣電阻R809、R810。3腳：接地端。4腳：過(guò)電流保護(hù)輸入端。通過(guò)電

46、阻R809的電流取樣送入4腳控制振蕩器。5腳：供電端，內(nèi)接啟動(dòng)電路、過(guò)電壓保護(hù)電路和穩(wěn)壓電路等，啟動(dòng)電壓為8V。當(dāng)供電電壓超過(guò)24V時(shí)，內(nèi)部過(guò)電壓保護(hù)電路動(dòng)作，使振蕩器停振。6腳：PWM控制輸入端，內(nèi)接振蕩器。當(dāng)該端電壓升高時(shí)，振蕩脈寬變窄，使輸出電壓降低。7腳：脈沖過(guò)電壓保護(hù)輸入端。當(dāng)該端輸入脈沖電壓超過(guò)4.7V時(shí)，內(nèi)部觸發(fā)器動(dòng)作，使振蕩器停振。因?yàn)槠鋬?nèi)部有鎖定電路，一旦動(dòng)作后，即使電路恢復(fù)正常也保持鎖定狀態(tài)，只有關(guān)機(jī)后再開(kāi)機(jī)才能重新啟動(dòng)。STR-M6529F04開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用電路如圖3-17所示。交流電壓經(jīng)橋式整流、濾波，產(chǎn)生+300V電壓，經(jīng)T801繞組-加到STR-M6529F04的1

47、腳。同時(shí)，交流電壓經(jīng)VD808、VD813整流，C811濾波，送到5腳作為啟動(dòng)電壓。開(kāi)關(guān)電源啟動(dòng)后，T801繞組-輸出脈沖電壓，經(jīng)VD803整流、C811濾波向5腳提供+15V工作電壓，這時(shí)啟動(dòng)電路不再起作用。VZD823為鉗位二極管，以防止脈沖電壓峰值超過(guò)22V而損壞IC801。該電源中設(shè)有多種保護(hù)電路。當(dāng)輸出電壓為+140V時(shí)，取樣放大電路SE137的腳電位降低，光電耦合器OC807中發(fā)光二極管電流增大，光敏三極管的電流也增大，IC801的6腳電位升高，內(nèi)部振蕩脈寬變窄，使輸出電壓下降。當(dāng)開(kāi)關(guān)管電流過(guò)大時(shí)，取樣電阻R809、R810上的電壓降增大，通過(guò)R810使4腳電位升高，其內(nèi)部振蕩器停

48、振。當(dāng)輸入電壓升高或穩(wěn)壓系統(tǒng)出故障，T801繞組-輸出脈沖電壓也會(huì)升高，當(dāng)此電壓超過(guò)4.7Vp-p時(shí)，經(jīng)VD804、R807、C815送到IC801的7腳，其內(nèi)部觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，使振蕩器停振。此外，5腳工作電壓超過(guò)24V，或芯片溫度過(guò)高時(shí)，保護(hù)電路也會(huì)動(dòng)作。T801次級(jí)輸出經(jīng)VD831整流、C833濾波的+140V電壓，供給行輸出電路。圖3-17 STR-M6529F04的應(yīng)用電路 3.3.3 STR-M6811A電路1大功率厚膜集成電路STR-M6811A開(kāi)關(guān)電源的變換器、驅(qū)動(dòng)器、穩(wěn)壓控制系統(tǒng)以及大功率MOSFET開(kāi)關(guān)管等，全部被集成在厚膜集成電路STR-M6811A內(nèi)部。其內(nèi)部電路見(jiàn)圖3-18

49、。圖3-18 STR-M6811A內(nèi)部電路 2STR-M6811A組成初級(jí)變換器的電路原理圖3-19所示為STR-M6811A組成的開(kāi)關(guān)電源原理圖。開(kāi)關(guān)變壓器T901和厚膜集成電路IC901組成可控的DC/AC變換器，將輸入整流后的直流電壓變成可控占空比的高頻脈沖。開(kāi)機(jī)后，IC901的5腳經(jīng)電阻R906得到由輸入經(jīng)橋堆VD901一臂半波整流后提供的電壓。隨著IC901啟動(dòng)，其內(nèi)部振蕩器開(kāi)始輸出脈沖，使開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，T901的繞組-中有電流通過(guò)。正向驅(qū)動(dòng)脈沖過(guò)后，開(kāi)關(guān)管截止，T901釋放磁場(chǎng)能量在各次級(jí)繞組產(chǎn)生感應(yīng)電壓，各二極管導(dǎo)通，向負(fù)載提供額定電壓。同時(shí)，T901附加繞組-輸出脈沖電壓經(jīng)整流濾

50、波得到約24V電壓，向IC901的5腳提供工作電壓。T901另一附加繞組-輸出脈沖電壓，經(jīng)整流濾波得到約60V電壓，此電壓送入串聯(lián)穩(wěn)壓調(diào)整管VT901集電極，控制其發(fā)射極輸出21.4V接IC901的5腳。正常狀態(tài)下，5腳由VD905提供24V電壓，而VT901發(fā)射結(jié)反偏截止，VT901等組成的串聯(lián)穩(wěn)壓輸出電壓無(wú)作用。圖3-19 STR-M6811A組成的開(kāi)關(guān)電源原理圖 待機(jī)狀態(tài)下，初級(jí)電路處于窄脈沖振蕩的它激式變換器狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)脈沖的占空比大幅度減小，使T901次級(jí)各組輸出電壓降低到額定值的1/3以下，同時(shí)還斷開(kāi)行前級(jí)電路的供電，使電視機(jī)暫停工作。此時(shí)120V輸出電壓降低為40V左右，IC905

51、截止，OC903次級(jí)處于截止?fàn)顟B(tài)，迫使IC901的6腳電壓大幅下降，控制驅(qū)動(dòng)脈沖占空比減小。由于T901所有繞組的脈沖占空比都減小，附加繞組-的感應(yīng)電壓同時(shí)下降到20V以下。為了保證待機(jī)狀態(tài)下IC901工作狀態(tài)穩(wěn)定，此時(shí)VT901正偏導(dǎo)通，其發(fā)射極輸出穩(wěn)壓后的21.4V電壓向IC901的5腳供電，整流管VD905反偏截止。3開(kāi)關(guān)電源次級(jí)電路1) 穩(wěn)壓控制和保護(hù)電路T901繞組-的脈沖電壓經(jīng)VD929整流、C929濾波輸出的120V電壓，向行輸出級(jí)和VM電路提供電源。同時(shí)，該組輸出電壓還作為穩(wěn)壓電路的誤差取樣端。VD929的整流電壓送入IC905(SE120N)的1腳，其2腳通過(guò)R925控制光電

52、耦合器OC903初級(jí)的電流。在開(kāi)關(guān)電源正常工作情況下，IC905內(nèi)部誤差放大電路和OC903的初、次級(jí)都工作在線性區(qū)，可保證開(kāi)關(guān)電源在輸入電壓變化、負(fù)載變化時(shí)輸出穩(wěn)定的電壓。VD929整流輸出端串接有負(fù)載電流取樣電阻R931，PNP管VT903的基、射極正向并聯(lián)在R931兩端，正常時(shí)負(fù)載電流在R931兩端的壓降小于0.6V，因而VT903截止。當(dāng)負(fù)載電流因故障增大到1.2A以上時(shí)，R931兩端電壓大于0.6V，VT903導(dǎo)通，其集電極輸出高電平，使穩(wěn)壓管VZD931擊穿，VD932正偏導(dǎo)通，晶閘管VS914觸發(fā)導(dǎo)通，光電耦合器OC902初級(jí)發(fā)光管的發(fā)光量增大，其次級(jí)內(nèi)阻急劇減小，將IC901的

53、5腳的工作電壓引入7腳，開(kāi)關(guān)電源閉鎖性保護(hù)，直到排除過(guò)流故障重新開(kāi)機(jī)為止。過(guò)流保護(hù)取樣電路由R932、C942積分接入VT903的基極，當(dāng)過(guò)流脈沖持續(xù)時(shí)間小于R932、C942的充電時(shí)間常數(shù)時(shí)，電路不動(dòng)作，以免行掃描啟動(dòng)的沖擊脈沖導(dǎo)致過(guò)流保護(hù)誤動(dòng)作。由R934、R935組成的分壓器并聯(lián)在120V輸出端，對(duì)120V電壓取樣，由穩(wěn)壓管VZD933組成過(guò)壓保護(hù)。120V電壓正常時(shí)，R935兩端分壓值為6.4V。當(dāng)120V電壓升高到130V時(shí)，R935兩端分壓值使VZD933擊穿導(dǎo)通，通過(guò)VD932觸發(fā)晶閘管VS914導(dǎo)通，電源保護(hù)無(wú)電壓輸出。2) 待機(jī)控制電路T901繞組-的脈沖電壓經(jīng)VD916整流

54、、C927濾波輸出32V電壓，經(jīng)IC904穩(wěn)壓輸出12V電壓，送至CPU電路板，提供穩(wěn)定的待機(jī)電壓。 3.4 TOP系列集成電源3.4.1 TOPSwitch系列集成電源圖3-20為TOPSwitch系列封裝結(jié)構(gòu)。內(nèi)部集成了振蕩器、脈寬調(diào)制器、負(fù)載過(guò)電流保護(hù)、輸入過(guò)電壓/欠電壓保護(hù)、US700V的MOSFET管、芯片恒流供電電路等，具備了單端它激式開(kāi)關(guān)電源的所有功能。TOP系列封裝形式有TO-220的三端器件式和DIP-8的八腳雙列式兩種基本形式，其本質(zhì)是一個(gè)三端器件。(a) TO-220 (b) DIP-8圖3-20 TOP系列管腳形式 TOPSwitch芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-21所示，內(nèi)置M

55、OSFET功率開(kāi)關(guān)管。該器件外部?jī)H有三個(gè)控制管腳：D(漏極)為主電源輸入端；C(控制)為誤差放大電路和反饋電流信號(hào)輸入端；S(源極)連接內(nèi)部MOSFET的源極，是控制電路的基準(zhǔn)點(diǎn)。TOPSwitch芯片特別適宜制作功率不大于100W的小型電源。TOPSwitch系列電路芯片有多種型號(hào)，由于型號(hào)和功率不同，其封裝形式也不同。 圖3-21 TOPSwitch芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu) TOPSwitch芯片的開(kāi)關(guān)頻率為100kHz，開(kāi)關(guān)管占空比由C腳電流以線性比例控制。電路啟動(dòng)時(shí)，由漏極經(jīng)內(nèi)部高壓電流源為C腳提供工作電壓UC。實(shí)際電路中，C腳外部應(yīng)接入電容，以電容的充電過(guò)程控制UC逐步升高，完成電路的軟啟動(dòng)過(guò)程

56、。其PWM反饋控制回路由RC、采樣電阻Rs、比較器A1和VT1等元件組成?？刂茦O電壓UC為控制電路提供電源，同時(shí)也是PWM反饋控制回路的偏置電壓。比較器A2的基準(zhǔn)電壓設(shè)置為5.7V，當(dāng)UC高于5.7V時(shí)，A2輸出高電平。與此同時(shí)，PWM控制電流經(jīng)電阻R與振蕩器輸出的鋸齒波電流分別輸入PWM比較器A4的+、-輸入端，這時(shí)因反饋控制電流較小，從A3反向端輸入的鋸齒波信號(hào)經(jīng)門電路G5和G4送至RS觸發(fā)器B2的復(fù)位端。在鋸齒波信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)的共同作用下，RS觸發(fā)器的輸出端被置為高電平，G6由振蕩信號(hào)的控制，經(jīng)反相送到開(kāi)關(guān)管VT2的柵極，開(kāi)關(guān)管處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，電源正常工作。電路啟動(dòng)結(jié)束，UC升至門限電壓(

57、+4.7V)，A2輸出高電平，驅(qū)動(dòng)電子開(kāi)關(guān)動(dòng)作，控制電路的供電切換至內(nèi)部電源。正常工作條件下，電路芯片通過(guò)外圍電路形成電壓負(fù)反饋閉環(huán)控制，調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)管的占空比，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。TOPSwitch芯片有獨(dú)特的自啟動(dòng)功能，當(dāng)電源輸出呈現(xiàn)下述狀態(tài)，電路轉(zhuǎn)入自啟動(dòng)工作，實(shí)現(xiàn)保護(hù)的目的： 負(fù)載短路造成輸出電壓嚴(yán)重下降； 人為降低UC的電壓使系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)。在正常工作條件下，UC由電壓負(fù)反饋電路決定：當(dāng)電源輸出電壓由于某種原因上升，使UC升高，內(nèi)部采樣電阻Rs上端的誤差電壓升高，與振蕩器輸出的鋸齒波電壓由A3比較后，輸出控制使輸出電壓的占空比減小，電源輸出電壓則下降；當(dāng)輸出電壓下降時(shí)，情況則相反。在自

58、啟動(dòng)階段(控制極電壓UC低于門限電壓+5.7V時(shí))，控制電路進(jìn)入低功耗的待命狀態(tài)。此時(shí)，由于比較器A2的滯回特性，電子開(kāi)關(guān)頻繁在高壓電流源和內(nèi)部電源之間進(jìn)行切換，使得UC值保持在4.75.7V之間。自啟動(dòng)電路由八分頻計(jì)數(shù)器完成延時(shí)功能，阻止輸出級(jí)MOSFET管VT2連續(xù)導(dǎo)通，直到8個(gè)充電/放電周期完全結(jié)束后，才可再次導(dǎo)通。在自啟動(dòng)期間，MOSFET管的占空比被控制在5%左右，限制電路輸出電壓和產(chǎn)生功耗。TOPSwitch 電路芯片通過(guò)預(yù)置Uimax值來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。芯片內(nèi)部設(shè)有精密溫度檢測(cè)電路，當(dāng)MOSFET的結(jié)溫高于145時(shí)，控制電路將截止MOSFET,實(shí)現(xiàn)過(guò)熱保護(hù)。表3-1所示為TOPSw

59、itch的主要參數(shù)。表3-1 TOPSwitch主要參數(shù)3.4.2 TinySwitch系列集成電源 1TinySwitch的性能特點(diǎn) (1) TinySwitch盡管采用8腳封裝，實(shí)際上只有4個(gè)腳：S、D、BP(相當(dāng)于控制端)、EN(使能端)，因此等效于四端器件。利用使能端可從外部關(guān)斷MOSFET，并且在快速上電時(shí)輸出電壓無(wú)過(guò)沖現(xiàn)象，掉電時(shí)MOSFET也無(wú)頻率倍增現(xiàn)象。 (2) 高效、小功率輸出。選220V交流電源時(shí)，其空載功耗低于60mW。它適宜制作010的小功率、低成本開(kāi)關(guān)電源，比線性穩(wěn)壓電源大約可節(jié)電38%。 (3) 采用開(kāi)/關(guān)控制器來(lái)代替PWM對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。開(kāi)/關(guān)控制器可等效為

60、脈沖頻率調(diào)制器(PFM)，其調(diào)節(jié)速度比普通的PWM更快，對(duì)紋波抑制能力更強(qiáng)。 與TOPSwitch-II相比，TinySwitch在電路設(shè)計(jì)上有以下特點(diǎn)： 交流輸入端可省掉EMI濾波器； 初級(jí)保護(hù)電路不需使用TVS，僅用RC電路即可吸收尖峰電壓； 不用反饋繞組及相關(guān)電路，也不加回路補(bǔ)償元件； 芯片內(nèi)部增加了使能檢測(cè)與邏輯電路。 2TinySwitch的應(yīng)用 TinySwitch系列產(chǎn)品適合制作手機(jī)電池的恒壓恒流充電器、IC卡付費(fèi)電度表中的小型開(kāi)關(guān)電源模塊，以及微機(jī)、彩電、攝錄像機(jī)等高檔家用電器中的待機(jī)電源。例如，目前生產(chǎn)的大屏幕彩電均具有待機(jī)功能，使用遙控器關(guān)閉電源之后，即進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。此時(shí)彩