電源開關(guān)電路,開關(guān)電源電路的作用,詳解!
信息來源：本站 日期：2017-05-05
輸出整流濾波電路由整流二極管和濾波電容構(gòu)成。
該電路將極限電流設(shè)置為內(nèi)部最大值，將TOP242N設(shè)為全頻工作方式，開關(guān)頻率為1 32kHz，把多功能腳M與S短接。
根據(jù)以上設(shè)計方法，對采用TOP242N設(shè)計的多路輸出開關(guān)電源的機(jī)能進(jìn)行了測試。
為了保護(hù)電源在瞬間高壓下能正常工作，在電源的輸入端還設(shè)計了附加的過電壓保護(hù)措施，見圖1，即在輸入端并接了較大功率的壓敏電阻，并且在后級加上共模電感和負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，可有效的按捺開機(jī)瞬間的電壓浪涌沖擊。
當(dāng)輸入電壓要求為AC400V時，考慮輸入時電源的波動變化為±15％，則最高輸入電壓將達(dá)到460V左右，此輸入電壓經(jīng)整流濾波后，其電壓可達(dá)650V左右，再考慮加上輸出反饋的電壓Uor和漏感形成的尖峰電壓疊加后其最高電壓將超過800V，而該芯片的最高電壓為700V，為了保證TOP242能正常安全工作，在設(shè)計前端電路時增加了一個MOS管，讓MOS管與TOP242串接，并實現(xiàn)與TOP管同步開關(guān)來進(jìn)步整體耐壓。尖峰電壓經(jīng)R8、C4濾波后，可使偏置電壓即使在負(fù)載較重時，也能保持不亂，調(diào)節(jié)電阻R10、R11可改變輸出電壓的大小。
通斷由TOP242N控制，這樣可以使MOS管和TOP242N內(nèi)部的開關(guān)管時序保持一致，見圖1。為防止在開關(guān)周期內(nèi)，TOP242N關(guān)斷時漏感產(chǎn)生的尖峰電壓使TOP242N損壞，電路中設(shè)計了由鉗位齊納管VD5、阻斷二極管VD6組成的保護(hù)網(wǎng)絡(luò)。
如本文所述，因為在前端設(shè)計時增加了串接的場效應(yīng)管同步開關(guān)，有效地進(jìn)步了開關(guān)電源在產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場各種環(huán)境下工作的可靠性和便利性，實用機(jī)能強(qiáng)。本設(shè)計采用的MOS管是IR公司的IRFBC20，其耐壓為600V，導(dǎo)通關(guān)斷時間為幾十個ns，這可以大大減少開關(guān)損耗。高頻變壓器的設(shè)計因為要考慮大量的相互聯(lián)系關(guān)系變量，因此計算較為復(fù)雜，為減輕設(shè)計者的工作量，PI公司為TOPSwitch開關(guān)電源的高頻變壓器設(shè)計制作了專用的設(shè)計軟件，設(shè)計者可以利便地應(yīng)用該軟件設(shè)計高頻變壓器。它可以將輸出電壓的變動控制在±1％以內(nèi)，反饋電壓由5V輸出端取樣。
反饋回路的形式由輸出電壓的精度決定，本設(shè)計采用“光耦加TL431”的反饋方式，見圖1。
一般應(yīng)選用能夠知足高頻開關(guān)的錳鋅鐵氧體磁心，為便于繞制，磁心外形可選用EI或EE型，變壓器的初、次級繞組應(yīng)相間繞制。但該TOPSwitch系列的集成芯片其典型輸入電壓設(shè)計為不高于275V的情況下工作，在產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場，電網(wǎng)的電壓往往受用電負(fù)載的變化而變動，特別是負(fù)載較大時情況尤其嚴(yán)峻，另外現(xiàn)場環(huán)境的干擾尖峰也會疊加在輸入電壓上一起進(jìn)入電源電路，致使在惡劣環(huán)境下正常供電的電源芯片或其它的元件極其輕易損壞。
開關(guān)電源基于自身的體積小巧和轉(zhuǎn)換效率高的特點已在電子產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用，高頻開關(guān)電源集成芯片的泛起，使電路設(shè)計更為尺度成熟、簡潔便捷。本文的設(shè)計原理可應(yīng)用在TOPSwitch系列或其它系列的電源集成芯片的耐壓擴(kuò)展，有較好的應(yīng)用效果。在EMC測試中，浪涌±4000V，快速脈沖群土4000V也能正常工作，各項機(jī)能指標(biāo)經(jīng)測試均較滿足。該網(wǎng)絡(luò)在正常工作時，VD5上的損耗很??；而在啟動或過載時，VD5即會限制漏極電壓。超寬范圍輸入的電源可在輸入80～400V的范圍內(nèi)正常工作，同時也為現(xiàn)場任意采用220V相電壓或380V線電壓，仍是一次高壓互感器出來的100V電壓，均可直接使用提供了利便。
電壓反饋信號通過電阻分壓器R10、 R11獲得取樣電壓后，將與TL431中的2．5V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并輸出誤差電壓，然后通過光耦改變的控制端電流Lc，再通過改變占空比來調(diào)節(jié)輸出電壓使其保持不變。為進(jìn)步輸出電壓的濾波效果，濾除高頻開關(guān)過程所產(chǎn)生的電壓噪聲和電壓尖峰，在整流濾波環(huán)節(jié)的后面通常應(yīng)再加一級LC濾波環(huán)節(jié)。整流二極管選用肖特基二極管可降低損耗并消除輸出電壓的紋波，但肖特基二極管應(yīng)加上功率較大的散熱器；電容器一般應(yīng)選擇低ESR等效串聯(lián)阻抗的電容。光耦的另一作用是對冷地和熱地進(jìn)行隔離。實測結(jié)果表明，該電源在交流輸入60～500V時，且在60°高溫前提下，電源都能可靠不亂工作，電源的效率約為85％以上，紋波電壓、輸出電壓不亂精度都在劃定的范圍內(nèi).
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