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單片TOP223系列開關(guān)電源工作原理

作者:佚名    文章來源:本站原創(chuàng)    點(diǎn)擊數(shù):    更新時(shí)間:2011/11/29

控制電壓Vc能向并聯(lián)調(diào)整器和門驅(qū)動級提供偏置電壓,而控制端電流Ic則能調(diào)節(jié)占空比。在C-S極之間外接一只47 μF旁路電容,即可為門驅(qū)動級提供電流。控制端的總電容用CT表示,由它決定自動重啟動的定時(shí),同時(shí)控制環(huán)路的補(bǔ)償。Vc有兩種工作模式,一種是滯后調(diào)節(jié),用于啟動和過載兩種情況

(1)控制電壓源  
     控制電壓Vc能向并聯(lián)調(diào)整器和門驅(qū)動級提供偏置電壓,而控制端電流Ic則能調(diào)節(jié)占空比。在C-S極之間外接一只47 μF旁路電容,即可為門驅(qū)動級提供電流。控制端的總電容用CT表示,由它決定自動重啟動的定時(shí),同時(shí)控制環(huán)路的補(bǔ)償。Vc有兩種工作模式,一種是滯后調(diào)節(jié),用于啟動和過載兩種情況,具有延遲控制作用;另一種是并聯(lián)調(diào)節(jié),用于分離誤差信號與控制電路的高壓電流源。電路剛啟動時(shí)由D-C極之間的高壓電流源提供控制端電源Ic,以便給控制電路供電并對CT充電。  
     (2)帶隙基準(zhǔn)電壓源  
     帶隙基準(zhǔn)電壓源除向內(nèi)部提供各種基準(zhǔn)電壓之外,還產(chǎn)生一個(gè)具有溫度補(bǔ)償并可調(diào)整的電流源,以保證精確設(shè)定振蕩器頻率和門級驅(qū)動電流。  
     (3)振蕩器  
     內(nèi)部振蕩電容是在設(shè)定的上、下閾值VH、VL之間周期性地線性充、放電,以產(chǎn)生脈寬調(diào)制器所需要的鋸齒波(SAW),與此同時(shí)還產(chǎn)生最大占空比信號(DMAx)和時(shí)鐘信號(CLOCK)。為減小電磁干擾,高電源效率,振蕩頻率(即開關(guān)頻率)設(shè)計(jì)為100 kHz。需要指出,對于TOP系列開關(guān)電源(Ⅱ)脈沖波形的占空比設(shè)定濰D,其最小值Dmin=0.7%,對應(yīng)于空載;最大值Dmax=70%,對應(yīng)于滿載。  
     (4)誤差放大器  
     誤差放大器的增益由控制端的動態(tài)阻抗Zc來設(shè)定。Zc變化范圍是10~20 Ω,典型值為15 Ω。誤差放大器的同相輸入端接5.7 V基準(zhǔn)電壓,作為參考電壓。反相輸入端接反饋電壓VF。輸出端接的P溝道MOSFRT管等效于一只可調(diào)電阻,其阻值用R′DS表示。控制電壓Vc經(jīng)Zc、R′DS、RE分壓后獲得VFOIC可直接取自反饋電路,亦可接外部誤差放大器的光電耦合反饋電路。誤差放大器將反饋電壓VF與5.7 V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后,輸出誤差電流I(xiàn)r,在RE上形成誤差電壓Vr。

15W開關(guān)電源電路圖

(5)脈寬調(diào)制器(PWM)  
    脈寬調(diào)制器是一個(gè)電壓反饋式控制電路,它具有兩層含義,第一,改變控制端電流I(xiàn)c的大小,即可調(diào)節(jié)占空比D,實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制;第二,誤差電壓Vr,經(jīng)由RA、CA組成的截止頻率為7 kHz的低通濾波器,濾掉開關(guān)噪聲電壓之后,加至PWM比較器的同相輸入端,再與鋸齒波電壓VJ進(jìn)行比較,產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號VB。VB通過與門Y1、或門H之后,可將觸發(fā)器I置零,使Q=0,把N溝道MOSFET管關(guān)斷;而時(shí)鐘信號則把觸發(fā)器I置位,使Q=1,又使MOSFET導(dǎo)通,二者交替動作,就實(shí)現(xiàn)了脈寬調(diào)制信號的功率輸出。  
    (6)門驅(qū)動級和輸出級  
    門驅(qū)動級(F)用于驅(qū)動功率開關(guān)管(MOSFET),使之按一定速率導(dǎo)通,從而將共模電磁干擾減至最小,漏-源導(dǎo)通電阻與產(chǎn)品的型號和芯片結(jié)溫有關(guān),MOSFET管的漏-源擊穿電壓V(BO)DS≥700 V。  
     (7)過流保護(hù)電路過流比較器的反相輸入端接閾值電壓VLIMIT,同相輸入端接MOSFET管的漏極。這里巧妙地利用MOSFET管的導(dǎo)通電阻RDS(ON)來代替外部過流檢測電阻Rs。當(dāng)IO過大時(shí),V(BO)DS>VLIMIT,過流比較器就翻轉(zhuǎn),輸出變成高電平,經(jīng)過與門Y2和或門H,將觸發(fā)器I置零,進(jìn)而使MOSFET管關(guān)斷,起到過流保護(hù)作用。  
     此外,芯片還具有初始輸入電流限制功能,剛通電時(shí)可將整流后的直流限制在0.6 A(對應(yīng)于交流265 V輸入電壓)或0.75 A(對應(yīng)于交流85 V)。 (8)過熱保護(hù)電路  
     當(dāng)芯片結(jié)溫Tj>135℃時(shí),過熱保護(hù)電路就輸出高電平,將觸發(fā)器Ⅱ置位,Q=1,Q=0,關(guān)斷輸出級。此時(shí)Vc進(jìn)入滯后調(diào)節(jié)模式,Vc端波形也變成幅度為4.7~5.7 V的鋸齒波。若要重新啟動電路,需斷電后再接通電源開關(guān),或者將控制端電壓Vc降至3.3 V以下,達(dá)到VC(RESET)值,再利用上電復(fù)位電路將觸發(fā)器Ⅱ置零,使MOSFET恢復(fù)正常工作。  

電子變壓器匝線圖

(9)關(guān)斷/自動重啟動電路  
     一旦調(diào)節(jié)失控,關(guān)斷/自動重啟動電路立即使芯片在5%占空比下工作,同時(shí)切斷從外部流入C端的電流,Vc再次進(jìn)入滯后調(diào)節(jié)模式。倘若故障已排除,Vc又回到并聯(lián)調(diào)節(jié)模式,自動重新啟動電源恢復(fù)正常工作,自動重啟動的頻率為1.2 Hz。  
    (10)高壓電流源  
    在啟動或滯后調(diào)節(jié)模式下,高壓電流源經(jīng)過電子開關(guān)SI給內(nèi)部電路提供偏置,并且對CT進(jìn)行充電。電源正常工作時(shí)SI改接內(nèi)部電源,將高壓電流源關(guān)斷。   

pcb布線圖 

Tags:開關(guān)電源,TOP223  
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