开关电源芯片范文

时间:2023-03-12 06:30:05

开关电源芯片

开关电源芯片范文第1篇

【关键词】抗干扰;电源芯片;智能;误差放大

Abstract:In recent years,with the rapid development of new energy technology,develop a high efficiency and energy saving,service life long power chips become a hot spot.AC/DC switching power supply converter source with its advantage of price and volume efficiency,has been widely applied in the field of small power sources.Based on the working principle of AC/DC switching power supply converter,found that the error amp had a great influence on the precision of the power chip,and accordingly puts forward a kind of combined error amplifier,would reduce the output voltage of the light load to full load to 40 mv.And put forward the intelligent resistance peak circuit,reduced the LEB end and the switch is off,the time lag of safety performance improvement.This chip test,finally found the ESD resistance up to 10 kv,chip performance is stable.Hope for the future power supply chip design to provide the reference.

Keyword:anti-interference;power chips;intelligent;error amplifier

引言

AC/DC开关电源转换器以其价格、效率、体积等优势在小功率电源领域得到了广泛应用,电脑、显示器、路由器、移动设备都离不开AC/DC开关电源[1]。经过数十年的发展,开关电源的功率、工作频率等都大幅提升,但是由于电源中的电流和电压不能突变,交替过程中会产生功率损耗。研究表明,此损耗与频率成线性关系,因此电源工作频率越高,损耗也就更大。

近些年来,随着新能源技术的飞速发展,研发一种高效节能、使用年限长的电源芯片势在必行[2]。从需求来看,电源发展趋于智能化、集成化、数字化、微型化、高频化等方向[3]。本文基于AC/DC开关电源转换器的工作原理,设计了一种PFM型恒流恒压模式抗干扰AC/DC适配器。设计中发现误差放大器对整个电源芯片的精度影响很大,据此提出一种组合式的误差放大器,设置两条不同增益的误差放大电流,分别为40倍和400倍,将轻载到满载的电压输出降低到40mV。减少了LEB结束与开关断开的时间差,使安全性能提高。经过试验测量,发现本电源芯片抗ESD能力达到10kV,性能稳定。

1.AD/DC开关电源工作原理

AC/DC开关电源输入信号为低频交流电压,输出信号为直流电压和电流,中间的转换过程通过整流电路和滤波器完成。由于开关电源极易受到干扰,一般都是隔离放置。电路内部还需要升压装置,故器件本身体积较大。

其工作原理是[4]:交流信号首先经过桥式整流器和PFC功率校正器,在经过EMI滤波器变成类直流信号,随后经过升压装置进行耦合传输,开关导管完成信号输出。开关电源一次传递的能量由PFM控制开关的占空比确定,在输出端完成整流后实现AC/DC转换。其电路结构示意图如图1所示。

图1 AC/DC开关电源电路结构

上述系统一般通过光耦合将输出的电压信号反馈给电源芯片,图1中的电压信号以原边反馈形式输出。电源芯片负责求出参考电压信号与反馈电源信号的误差,并通过误差放大器将其放大。此误差为控制系统工作频率和脉冲宽度的信号,直接决定占空比和传递能量的大小。

根据本文的相关要求,初步设置电流误差不超过10%,电压误差不超过5%,输出恒压电压的波动值小于0.2V,电源转换效率不低于70%,电磁干扰裕量设置为6dB,抗ESD能力达到8kV以上。选用PFM型恒流恒压模式抗干扰AC/DC适配器,芯片内部系统框架如图2所示。

图2 电源芯片内部系统框架

2.芯片重要模块电路研究

芯片中至关重要的模块就是带隙基准电压源,其作为整个电路原始电压参考值,影响着整个系统的性能[5]。带隙基准电压源电路稳定后才能提供参考电压Vref,此电路的电压由VCC提供,变化范围在9V~18V,工作环境欠佳。本文对其进行改进,将VCC的电压降低到 6V,在通过高压管给芯片带隙基准电压源供电,这样可以使电压源较为稳定。改进之后,芯片核心电路不在需要高压管,会节省其体积并降低制造成本。

低压线性差稳压源可以给芯片内部电路供电,并供给一些偏置装置。一般情况下,低压线性差稳压源的供电能力要不低于2mA,此为电路的满载电流。电流过低,低压线性差稳压源的电压将会降低,导致电路无法工作。

误差放大器可以提高输出电压精度,其系统电路如图3所示。

图3 误差放大器电路

传统放大器的输出电压为:

其中,VH为误差放大器的正端电位,V;Vref为误差放大器的负端电位,V;gm为跨导,S;RO为上电阻,Ω;VDC是DC端的电位,V。

为了增大芯片的控制范围,将输出电压的范围设置为1V~5V,重载时的输出电压取1V,轻载时取5V。将其进行折算,得到的输出电压偏差为:

其中,R1为下电阻,Ω;NS、Naus为电感,如图3所示。

说明传统芯片轻载与满载变化过程会出现0.2V的电压差。为了克服这个问题,提出一种复合放大电路,其包含快、慢两条增益电路。在负载迅速变化时,快速通路作用;当系统接近稳定时,慢速通路作用。这样两个增益通路共同作用实现了电源芯片的高精度输出,从而保证了系统的稳定性。改进的误差放大器电路如图4所示。

图4 改进的误差放大器电路图

3.芯片系统测试

对AC/DC开关电源转换器芯片各个部分进行设计之后,最终得到的电源芯片含有5个pin脚,其典型应用电路连接如图5所示。

图5 电源芯片典型应用电路连接

由图5可以看出,整个芯片所需要的电量都是由电容C提供。OUT是输出脚,可以控制开关管的连接与断开。对芯片系统进行测试,结果见表1。

表1 芯片系统板端实验数据

90V 264V

I(mA) U(V) 纹波(mV) I(mA) U(V) 纹波(mV)

0 4.85 44 0 4.85 47

100 4.9 68 100 4.91 69

200 4.95 73 200 4.96 77

300 5 82 300 5.02 88

400 5.04 92 400 5.03 93

500 5.09 94 500 5.09 101

600 5.15 99 600 5.13 110

700 5.19 119 700 5.19 118

800 5.24 120 800 5.24 130

900 5.28 130 900 5.29 138

1000 5.32 150 1000 5.33 141

1025 5.32 152 1025 5.35 156

1050 5.17 160 1050 5.06 150

1091 4.75 158 1075 4.75 148

1105 2.5 148 1086 2.5 155

为了满足不同国家的需求,芯片系统电压选择了90V和264V两种初始条件。从表1中的数据分析,线损补偿大约为10%,基本接近设计目标9%。整个系统补偿过程为类似线性补偿,最大波纹出现在电流为1050mA时,为160mV,小于200mV的设计值。系统的转换效率约为74%,达到高效的要求。电源芯片抗干扰裕量为7.6dB,大于设计值6dB。气隙放电模式的系统能抵抗10KV的ESD干扰。经测试,本芯片系统满足各项设计指标。

4.结语

随着新能源技术的飞速发展,研发一种高效节能、寿命长的电源芯片势在必行。本文基于AC/DC开关电源转换器的工作原理,设计了一种PFM型恒流恒压模式抗干扰AC/DC适配器。讨论了带隙基准电压源、低压线性差稳压源、误差放大器等字模块。设计中发现误差放大器对整个电源芯片的精度影响很大,据此提出一种组合式的误差放大器,设置两条不同增益的误差放大电流,分别为40倍和400倍,将轻载到满载的电压输出降低到40mV。减少了LEB结束与开关断开的时间差,使安全性能提高。经过试验测量,发现本电源芯片抗ESD能力达到10kV,最大波纹为160mV,电源芯片抗干扰裕量为7.6dB,且性能稳定。希望为今后AC/DC开关电源转换器的设计制造提供帮助。

参考文献

[1]邹爱萍.Buck型DCDC开关电源芯片工作原理分析[J].电源技术应用,2013,05:125-126.

[2]许幸,何杞鑫,王英.新型高效同步整流式DC-DC开关电源芯片的设计[J].电子器件,2006,03:643-646.

[3]常昌远,姚建楠,谭春玲,等.一种PWM/PFM自动切换的DC-DC芯片[J].应用科学学报,2007,04:433-436.

[4]应建华,张姣阳,方超.AC/DC开关电源中温度补偿电流源的设计[J].半导体技术,2007,11:980-983.

[5]周筛蓿李冬梅.一种高动态性能数字DC-DC算法建模与芯片设计[J].电子器件,2010,04:399-402.

开关电源芯片范文第2篇

[关键词]TPS54160;开关电源

中图分类号:TV674 文献标识码:B 文章编号:1009-914X(2014)36-0395-011 引言

开关电源控制芯片TPS54160由TI公司出品,具有体积小、功耗低、效率高、保护完善、性能稳定等优点,内部集成高效场效应MOSFET,能显著降低功耗,并在轻载时也能高效运行。

2 电路图

本文基于TPS54160芯片设计了一种开关电源电路,用于由蓄电池组供电的系统中,输入电压22~60VDC,输出电压为5VDC,输出电流500mA,电路如图1所示。

3 元器件选择

在以TPS54160芯片为核心设计电源电路时,元件的选择尤为重要,具体的选择如下:

3.1 欠压锁定电阻R1、R2的选择

TPS54160芯片具有使能和调整欠压锁定功能,参考电路如图2所示:

本设计中,当输入电压低于21.6V时,电源停止工作;为确保电源在启动和关断时工作的稳定性,设定输入电压恢复23V后芯片才开始工作。

经计算,R1为482kΩ,选择一个487kΩ、1%精度的电阻,R2为25.9 kΩ,选择一个26.1kΩ、1%精度的电阻。

3.2 开关频率电阻R3的选择

该电源其开关频率按照500kHz设计,按照TPS54160芯片的计算频率公式:

可计算出R3的电阻值为237 kΩ,选择244 kΩ、1%精度的电阻。

3.3 反馈电阻R5、R6的选择

VSENSE是TPS54160内部比较器的输入端,比较器的参考电压为0.8VDC,为了提高轻负载时的效率,反馈电阻一般使用较大阻值的电阻,但过高的阻值将使内部调制器更易受到噪声和输出电压波动的影响。因此,TPS54160推荐R6选取一个10 3.4 输入电容C2的选择

一般电源设计时,要求在输入掉电后电源还能短暂的维持输出。由技术手册可知,TPS54160的输入电压范围为3.5~60VDC,推荐的最小输入电压为6VDC。

本设计中,TPS54160芯片工作在500kHz,直流输入电压Vin=21.6VDC,输出电流Iout=500mA时,可查得其工作效率f约为87%。由能量转换守恒公式:

3.5 输出电感L1的选择

输出电感的选择尤为重要,与电源的最大输入电压、输出电压、输出电流及开关频率有关。

在此设计中,TPS54160芯片工作在500kHz的开关频率,最大直流输入电压Vinmax=60VDC,输出电流Iout=500mA,可由下式计算输出电感值:

其中是一个系数,它是输出纹波电流和最大输出电流的关系比值,通常情况下,如果选取瓷片电容作为输出电容,其值取0.3,如果选取电解电容作为输出电容,其值取0.2。

经过计算可求得:L1≈103.4uH,因此选取一个100uH的电感作为输出电感。

3.6 输出电容C8的选择

输出电容的选择尤为重要,因为输出电容将决定输出电压的纹波大小,以及负载电流变化的效应能力,其与电源的开关频率fsw、输出电压瞬态响应值ΔVout(TPS54160取其值为输出电压的4%)、电流变化ΔIout大小有关。

另外输出电容还必须能够调整及吸收电感从高负载向低负载转换时储存的能量,使得多余的能量能够得到存储,同时并能在当负载从低向高转换时提供能量以保持输出电压的稳定性,所以,其容值的大小与输出电感L1、最大负载电压Vh和最大电流Ih、最小负载电压V1和最小电流I1有关。

输出电容的选择必须满足式(7)、式(8)的最大值,经式(7)计算Cout>32.4uF,经式(8)计算Cout>41.5uF,考虑到本设计中输出电容的ESR值尽量小,因此选取了47uF的套餐电容作为电源的输出电容。

3.7 续流二极管的选择

续流二极管的选择需满足以下条件:①其反向电压要大于或等于最大直流输入电压Vinmax;②额定峰值电流必须大于输出电感的最大电流;③正向压降越小越好,一般肖特基二极管的正向压降较低。

在本设计中,选择肖特基二极管的型号为:SS110,其反向电压为100V,额定峰值电流为30A,当i=1.0A时,正向压降为0.5V。

4 结束语

本文主要是针对多电平自动识别充电控制器而设计的开关电源,整个电源系统结构简单、功耗小、效率高、输入电压宽、输出电压稳定。在实际应用中,该电源系统性能稳定、反应灵敏、调压精度高,十分可靠。

参考文献

[1] 赵修科.开关电源中磁性元器件(讲义).南京航空航天大学.2004,8.

[2] 贾正春、马志源.电力电子学.北京:中国电力出版社,2001.

[3] 周志敏、周纪海.开关电源实用技术与应用.北京:人民邮电出版社,2003.

[4] 沙占友等.新型单片开关电源的设计与应用.北京:电子工业出版社,2003.

开关电源芯片范文第3篇

关键词:开关电源;TOP249Y;脉宽调制;TOPSwitch

1引言

随着PWM技术的不断发展和完善,开关电源得到了广泛的应用,以往开关电源的设计通常采用控制电路与功率管相分离的拓扑结构,但这种方案存在成本高、系统可靠性低等问题。美国功率集成公司POWERIntegrationInc开发的TOPSwitch系列新型智能高频开关电源集成芯片解决了这些问题,该系列芯片将自启动电路、功率开关管、PWM控制电路及保护电路等集成在一起,从而提高了电源的效率,简化了开关电源的设计和新产品的开发,使开关电源发展到一个新的时代。文中介绍了一种用TOPSwitch的第三代产品TOP249Y开发变频器用多路输出开关电源的设计方法。

2TOP249Y引脚功能和内部结构

2.1TOP249Y的管脚功能

TOP249Y采用TO-220-7C封装形式,其外形如图1所示。它有六个管脚,依次为控制端C、线路检测端L、极限电源设定端X、源极S、开关频率选择端F和漏极D。各管脚的具体功能如下:

控制端C:误差放大电路和反馈电流的输入端。在正常工作时,利用控制电流IC的大小可调节占空比,并可由内部并联调整器提供内部偏流。系统关闭时,利用该端可激发输入电流,同时该端也是旁路、自动重启和补偿电容的连接点。

线路检测端L:输入电压的欠压与过压检测端,同时具有远程遥控功能。TOP249Y的欠压电流IUV为50μA,过压电流Iav为225μA。若L端与输入端接入的电阻R1为1MΩ,则欠压保护值为50VDC,过压保护值为225VDC。

极限电流设定端X:外部电流设定调整端。若在X端与源极之间接入不同的电阻,则开关电流可限定在不同的数值,随着接入电阻阻值的增大,开关允许流过的电流将变小。

源极S:连接内部MOSFET的源极,是初级电路的公共点和电源回流基准点。

开关频率选择端F:当F端接到源极时,其开关频率为132kHz,而当F端接到控制端时,其开关频率变为原频率的一半,即66kHz。

漏极D:连接内部MOSFET的漏极,在启动时可通过内部高压开关电流提供内部偏置电流。

2.2TOP249Y的内部结构

TOP249Y的内部工作原理框图如图2所示,该电路主要由控制电压源、带隙基准电压源、振荡器、并联调整器/误差放大器、脉宽调制器(PWM)、门驱动级和输出级、过流保护电路、过热保护电路、关断/自动重起动电路及高压电流源等部分组成。

3基于TOP249Y的开关电源设计

笔者利用TOP249Y设计了一种新型多路输出开关电源,其三路输出分别为5V/10A、12.5V/4A、7V/10A,电路原理如图3所示。该电源设计的要求为:输入电压范围为交流110V~240V,输出总功率为180W。由此可见,选择TOP249Y能够满足要求。

3.1控制电路设计

该电路将X与S端短接可将TOP249Y的极限电流设置为内部最大值;而将F端与S端短接可将TOP249Y设为全频工作方式,开关频率为132kHz。

图2

在线路检测端L与直流输入Ui端连接一2MΩ的电阻R1可进行线路检测,由于TOP249Y的欠压电流IUV为50μA,过压电流Iav为225μA,因此其欠压保护工作电压为100V,过压保护工作电压为450V,即TOP249Y在本电路中的直流电压范围为100~450V,一旦超出了该电压范围,TOP249Y将自动关闭。

3.2稳压反馈电路设计

反馈回路的形式由输出电压的精度决定,本电源采用“光耦+TL431”,它可以将输出电压变化控制在±1%以内,反馈电压由5V/12A输出端取样。电压反馈信号U0通过电阻分压器R9、R11获得取样电压后,将与TL431中的2.5V基准电压进行比较并输出误差电压,然后通过光耦改变TOP249Y的控制端电流IC,再通过改变占空比来调节输出电压U0使其保持不变。光耦的另一作用是对冷地和热地进行隔离。反馈绕组的输出电压经D2、C2整流滤波后,可给光耦中的接收管提供电压。R4、C4构成的尖峰电压经滤波后可使偏置电压即使在负载较重时,也能保持稳定,调节电阻R6可改变输出电压的大小。

3.3高频变压器设计

由于该电源的输出功率较大,因此高频变压器的漏感应尽量小,一般应选用能够满足132kHz开关频率的锰锌铁氧体,为便于绕制,磁芯形状可选用EI或EE型,变压器的初、次级绕组应相间绕制。

高频变压器的设计由于要考虑大量的相互关联变量,因此计算较为复杂,为减轻设计者的工作量,美国功率公司为TOPSwitch开关电源的高频变压器设计制作了一套EXCEL电子表格,设计者可以方便地应用电子表格设计高频变压器。

3.4次级输出电路设计

输出整流滤波电路由整流二极管和滤波电容构成。整流二极管选用肖特基二极管可降低损耗并消除输出电压的纹波,但肖特基二极管应加上功率较大的散热器;电容器一般应选择低ESR等效串联阻抗的电容。为提高输出电压的滤波效果,滤除开关所产生的噪声,在整流滤波环节的后面通常应再加一级LCC滤波环节。

3.5保护电路设计

本电源除了电源控制电路TOP249Y本身所具备的欠压、过压、过热、过流等保护措施外,其控制电路也应有一定的保护措施。用D3、R12、Q1可构成一个5.5V的过压检测保护电路。这样,当5V输出电压超过5.5V时,D3击穿使Q1导通,从而使光耦电流增大,进而增大了控制电路TOP249Y的控制端电流IC,最后通过内部调节即可使输出电压下降到安全值。

图3

为防止在开关周期内,TOP249Y关断时漏感产生的尖峰电压使TOP249Y损坏,电路中设计了由箝压齐纳管VR1、阻断二极管D1、电容C5、电阻R2、R3组成的缓冲保护网络。该网络在正常工作时,VR1上的损耗很小,漏磁能量主要由R2和R3承担;而在启动或过载时,VR1即会限制内部MOSFET的漏极电压,以使其总是处于700V以下。

4电源性能测试及结果分析

根据以上设计方法,笔者对采用TOP249Y设计的多路输出开关电源的性能进行了测试。实测结果表明,该电源工作在满载状态时,电源工作的最大占空比约为0.4,电源的效率约为90%,纹波电压控制、电压调节精度及电源工作效率都超过了以往采用控制电路与功率开关管相分立的拓扑结构形式的开关电源。

5结论

开关电源芯片范文第4篇

>> GIS开关油压监控系统硬件电路设计 基于小型高效直流开关电源的控制电路设计 针对反激式开关电源箝位电路设计分析 电路设计与开关 开关电源设计 开关电源系统稳定性补偿电路的设计 开关电源无源PFC电路优化设计探析 开关电源电路分析与技术改进 硬件电路设计流程与方法 开关电源模块并联供电系统设计 超声波导盲系统硬件电路设计 MPEG-4的解码系统硬件电路设计 网络型停车场控制系统硬件电路设计与实现 基于M51995A开关电源保护电路的设计 开关电源并联均流系统 数字机开关电源输出电路检修方法与实例 基于反激式开关电源电路实现与测试分析 开关电源EMC设计实例 通用开关电源的设计 开关电源电磁兼容设计 常见问题解答 当前所在位置:

关键词:开关电源;UCC3895;测控系统

DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.10.012

引言

大中功率直流开关电源一般采用移相全桥DC/DC变换器 。实现全桥变换器的移相控制主要有以下三种方法:(1)采用分立器件进行逻辑组合;(2)采用DSP或CPLD实现数字控制;(3)采用专用集成控制芯片 。采用分立器件进行逻辑组合构成的模拟控制电路结构复杂,不利于开关电源小型化;采用DSP或CPLD实现数字控制的成本较高,且存在数字电路延迟;采用专用的集成控制芯片电路简单且成本较低。第三种方法中可以采用UCC3895芯片来产生PWM控制波形,UCC3895是一款优良的移相全桥控制芯片,有电压和电流两种控制模式,占空比可从0%~100%, 且可以为零电压开关(ZVS)提供高效高频的解决方案。国内外常用的移相全桥反馈模式为电流模式 ,但其双闭环控制电路复杂,不易实现。

由于单电压环反馈模式简单有效的优点,本文基于UCC3895移相全桥控制芯片采用单电压环加限流环的反馈模式和单片机相结合设计了直流开关电源数字模拟混合测控系统,详细设计了闭环系统、控制器参数、保护电路,显示电路,调压电路,并对测控系统进行了实验。

系统方案

采用应用广泛的TI公司生产的UCC3895芯片与单片机相结合的方案设计了直流开关电源数字模拟混合测控系统。如图1所示,利用UCC3895对DC/DC变化器主电路进行PWM移相控制,并与单片机相结合来实现对主电路的检测与反馈控制,以及输出过压,过流,过温等保护。其中,所选单片机型号为美国微芯公司生产的PIC16F873单片机。PIC16F873共28个引脚,内部自带5个10位A/D通道,2个定时计数器,2个脉宽调制(PWM)通道。

UCC3895电路设计

如图4所示,UCC3895的EAN脚为内部误差放大器反相输入端,E A O U T脚为误差放大器输出端,R 3、R 4、R 6、C 1、C 2、C 3构成了闭环控制系统的电压调节器,输出电压Vo经过电阻分压接到电压调节器反相输入端构成反馈电压,改变可调电阻R2的值可以改变电源输出电压。RT、CT可以实现开关频率的设定,A D S脚为自适应延迟死区时间设置端,接地表示输出延迟死区时间设为最大。限流调节器输出端也接到UCC3895的EAOUT脚,故障保护电路接到CS脚实现电源系统的故障保护功能。

故障保护电路设计

UCC3895的CS脚有过流保护功能,当CS脚电压高于2.5V时,UCC3895芯片将会被软关断,驱动脉冲被封锁,CS脚低于2.5V,芯片将进入下一个软启动过程。如图5所示,保护电路的设计就是基于CS脚的过流保护功能,正常情况下保护电路的输出为低电平,一旦出现输出过压、过流、过温等故障,相应的电压比较器输出高电平,同时故障信号被单片机检测,通过单片机数字控制也可使电压比较器输出为高电平,开关管T1导通,输出一个高于2.5V的高电平至CS脚,使芯片封锁驱动信号,从而使主电路停止工作,实现电源系统的数字模拟双重保护功能。

限流值可调的限流环电路设计

单片机与电路设计

单片机部分电路和电源状态显示电路分别如图7和图8所示。单片机部分引脚功能分配如下:AN0脚是限流信号检测,AN1脚是输出电压检测,AN2脚是输出电流检测,AN4脚是温度检测,其中AN0、AN1、AN2、AN4脚均为A/D转换端口。CCP2脚(PWM端口)提供可调的限流调节器的限流参考值,CCP1脚(PWM端口)提供可调的电压调节器的输出电压参考值,SCK、SDO、RB4脚用于电源状态显示,RB1脚(I/ O口)为单片机数字控制。单片机通过SPI(同步串行通讯)向移位寄存器SN74HC164发送电源当前工作状态数据,由移位寄存器把串行数据转换为并行数据并输出给显示模块。单片机RB4脚(I/O口)控制发光二极管的供电电压,在刚开机还没有采集工作状态之前,保证所有二极管不工作。单片机SCK(时钟)脚接在三个移位寄存器的脉冲输入口(CLK)作为脉冲输入。单片机SDO(SPI通讯数据输出)脚接到移位寄存器的数据输入口(A、B脚),并把三个移位寄存器接到一起串联使用。通过数码管实时显示输出电流值,通过4个LED灯图11 突加突减负载电压波形的亮灭表示电源当前的工作状态,其中发光二极管D4(绿灯)灯亮表示电源正常工作,D3(红灯)灯亮表示输出过压故障,D2(红灯)灯亮表示输出限流,D1(红灯)灯亮表示过温故障。

调压电路设计

单片机CCP1脚为PWM波端口,可以通过调节PWM波的占空比产生不同的电压。如图9所示,PWM信号经过滤波电路由数字量转变为模拟量输入到由运放5构成的电压跟随器进行缓冲与隔离,该模拟电压与参考电压VDD叠加构成分压电路,分压信号输入到由运放6构成的电压跟随器正向输入端。输出端经过滤波电路接到UCC3895芯片电压调节器参考电压端(EAP)。改变CCP1的PWM波占空比即可调整电压调节器参考电压,进而改变电源输出电压。图中由R2、R3、R4构成的分压电路可以设定PWM占空比为最低时电压调节器参考电压的最低值,保证电源电压的最低输出。可调电阻R2的作用是调节电压调节器参考电压的范围,改变R2的值,在输出占空比范围不变的情况下,输出参考电压的范围可以进行调整,进而改变电源输出电压的范围。图12 过载限流波形

实验及结果

图10是直流开关电源上电输出电压瞬态波形,上电输出瞬态电压的超调量为1.1%,调整时间为50ms,稳态误差为0.5V。图11是直流开关电源突加突减负载输出电压瞬态波形,突加突减负载输出瞬态电压的恢复时间为30ms,电压动态降落为22%。图12是突加过载限流波形,过流后限流环起作用,通过调节输出电压,使得电流很快限制在限流值上。

由实验波形可知开关电源数模混合测控系统方案可行,调节器参数选取合理,系统的动静态性能和抗扰性能良好。

开关电源芯片范文第5篇

关键词:开关电源;过压保护;过流保护;M51995A电源芯片

中图分类号:TM13 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2016)11-0-02

0 引 言

随着时代的前进与社会的发展,开关电源已逐渐代替传统的铁心变压器电源。开关电源的集成化与小型化正逐步成为发展趋势[1-3],开关电源更是在计算机、通信、电器等领域得到广泛应用[4]。但开关电源系统若无性能良好的保护电路便很容易导致仪器寿命的缩短甚至使仪器受到损坏。由此可见,为了能够让开关电源在恶劣环境以及突发故障的情况下安全稳定的工作,保护电路的设计就显得尤为重要。开关电源的基本结构框图如图1所示。

1 M51935AFP开关稳压芯片简介

M51995A是一款开关电源初级PWM 控制芯片,专为AC/DC变换设计,芯片功能如表1所列。它主要包括振荡器、PWM比较、反馈电压检测变换、PWM锁存、过压锁存、欠压锁存、断续工作电路、断续方式和振荡控制电路、驱动输出及内部基准电压等。

M51995A既具有快速输出和高频振荡能力,又具有快速响应的电流限制功能[5]。此外,过流时采用断续方式工作可以有效保护二次电路。该芯片的主要特征如下:

(1)工作频率低于500 kHz;

(2)输出电流能够达到±2 A;

(3)输出上升时间为60 s,下降时间为40 s;

(4)起动电流比较小,典型值为90 A;

(5)起动电压为16 V,关闭电压为10 V;

(6)起动电压和关闭电压的压差大;

(7)过流保护采用断续方式工作;

(7)用脉冲方法快速限制电流;

(8)欠压、过压锁存电路。

3 实验仿真分析

为进一步验证所设计的开关电源保护电路的工作性能,我们采用计算机仿真软件MultiSIM对所设计的保护电路做了软件仿真测试。当电源输出电压为60 Hz正弦波、有效值为24 V时,电源保护电路的光耦控制OVP端的信号输出状态如图4所示。

图4中的仿真结果表明,输出电压信号变化控制光耦的导通,从而控制了光耦OVP端的电压输出,当电源输出电压在0 V-24 V期间时,光耦输入端没有电压信号不导通,OVP端电压为0,电路处于保护工作状态;电压在0+24 V期间时,光耦输入端有电压信号作用而导通,OVP端电压为+5 V,电路处于正常工作状态。当输出电压过高时,OVP端电压为0,电路处于保护工作状态。40 V电压信号的状态图如图5所示。

实验仿真结果表明,当电源输出电压范围为0+24 V时,开关电源电路正常工作;当电压为负电压时,光耦中的二极管反向截止,OVP端电压为0,开关电源的保护电路工作,电源输出为0;当输出电压高于+24 V时,OVP端电压为0,开关电源进入保护电路工作状态,电源输出0。

4 结 语

本文基于M51995A电源芯片设计了开关电源的过压和过流保护电路,通过计算机仿真结果表明,该电路设计合理,工作稳定,电路设计可以有效降低电路的复杂程度和成本,能对开关电源电路进行有效保护,从而使电源运行安全可靠,设计完全能满足系统性能的指标要求。

参考文献

[1] 欧浩源,丁志勇.电流控制型脉宽调制器UC3842在开关电源中的应用[J]. 今日电子,2008(C00):88-89.

[2] 王朕,潘孟春,单庆晓.UC3842应用于电压反馈电路中的探讨[J].电源技术应用,2004(8):480-483.

[3] 关振源,张敏.基于电流型PWM控制器的隔离单端反激式开关电源[J].电子元器件应用,2005(2):21-23.

[4] 许燕雯.多路数控精密开关电源的控制系统研究[D].杭州:浙江大学, 2003.

开关电源芯片范文第6篇

关键词:单片开关电源快速设计

topswithⅱ

thewayofquickdesignforsinglechipswitchingpowersupplyabctract:threeendssinglechipswitchingpowersupplyisnewtypeswitchingpowersupplycorewhichhasbeenpopularsince1990.thispaperintroducesquickdesignforsinglechipswitchingpowersupply.

keywords:singlechipswitchingpowersupply,quickdesign,topswithⅱ

在设计开关电源时,首先面临的问题是如何选择合适的单片开关电源芯片,既能满足要求,又不因选型不当而造成资源的浪费。然而,这并非易事。原因之一是单片开关电源现已形成四大系列、近70种型号,即使采用同一种封装的不同型号,其输出功率也各不相同;原因之二是选择芯片时,不仅要知道设计的输出功率po,还必须预先确定开关电源的效率η和芯片的功率损耗pd,而后两个特征参数只有在设计安装好开关电源时才能测出来,在设计之前它们是未知的。

下面重点介绍利用topswitch-ii系列单片开关电源的功率损耗(pd)与电源效率(η)、输出功率(po)关系曲线,快速选择芯片的方法,可圆满解决上述难题。在设计前,只要根据预期的输出功率和电源效率值,即可从曲线上查出最合适的单片开关电源型号及功率损耗值,这不仅简化了设计,还为选择散热器提

η/%(uimin=85v)

中图法分类号:tn86文献标识码:a文章编码:02192713(2000)0948805

po/w

图1宽范围输入且输出为5v时pd与η,po的关系曲线

图2宽范围输入且输出为12v时pd与η,po的关系曲线

图3固定输入且输出为5v时pd与η,po的关系曲线

供了依据。

1topswitch-ii的pd与η、po关系曲线

topswitch-ii系列的交流输入电压分宽范围输入(亦称通用输入),固定输入(也叫单一电压输入)两种情况。二者的交流输入电压分别为ui=85v~265v,230v±15%。

1.1宽范围输入时pd与η,po的关系曲线

top221~top227系列单片开关电源在宽范围输入(85v~265v)的条件下,当uo=+5v或者+12v时,pd与η、po的关系曲线分别如图1、图2所示。这里假定交流输入电压最小值uimin=85v,最高

η/%(uimin=85v)

η/%(uimin=195v)

交流输入电压uimax=265v。图中的横坐标代表输出功率po,纵坐标表示电源效率η。所画出的7条实线分别对应于top221~top227的电源效率,而15条虚线均为芯片功耗的等值线(下同)。

1.2固定输入时pd与η、po的关系曲线

top221~top227系列在固定交流输入(230v±15%)条件下,当uo=+5v或+12v时,pd与η、po的关系曲线分别如图3、图4所示。这两个曲线族对于208v、220v、240v也同样适用。现假定uimin=195v,uimax=265v。

2正确选择topswitch-ii芯片的方法

利用上述关系曲线迅速确定topswitch-ii芯片型号的设计程序如下:

(1)首先确定哪一幅曲线图适用。例如,当ui=85v~265v,uo=+5v时,应选择图1。而当ui=220v(即230v-230v×4.3%),uo=+12v时,就只能选图4;

(2)然后在横坐标上找出欲设计的输出功率点位置(po);

(3)从输出功率点垂直向上移动,直到选中合适芯片所指的那条实曲线。如不适用,可继续向上查找另一条实线;

(4)再从等值线(虚线)上读出芯片的功耗pd。进而还可求出芯片的结温(tj)以确定散热片的大小;

(5)最后转入电路设计阶段,包括高频变压器设计,元器件参数的选择等。

下面将通过3个典型设计实例加以说明。

例1:设计输出为5v、300w的通用开关电源

通用开关电源就意味着交流输入电压范围是85v~265v。又因uo=+5v,故必须查图1所示的曲线。首先从横坐标上找到po=30w的输出功率点,然后垂直上移与top224的实线相交于一点,由纵坐标上查出该点的η=71.2%,最后从经过这点的那条等值线上查得pd=2.5w。这表明,选择top224就能输出30w功率,并且预期的电源效率为71.2%,芯片功耗为2.5w。

若觉得η=71.2%的效率指标偏低,还可继续往上查找top225的实线。同理,选择top225也能输出30w功率,而预期的电源效率将提高到75%,芯片功耗降至1.7w。

根据所得到的pd值,进而可完成散热片设计。这是因为在设计前对所用芯片功耗做出的估计是完全可信的。

例2:设计交流固定输入230v±15%,输出为直流12v、30w开关电源。

图4固定输入且输出为12v时pd与η,po的关系曲线

η/%(uimin=195v)

图5宽范围输入时k与uimin′的关系

图6固定输入时k与uimin′的关系

根据已知条件,从图4中可以查出,top223是最佳选择,此时po=30w,η=85.2%,pd=0.8w。

例3:计算topswitch-ii的结温

这里讲的结温是指管芯温度tj。假定已知从结到器件表面的热阻为rθa(它包括topswitch-ii管芯到外壳的热阻rθ1和外壳到散热片的热阻rθ2)、环境温度为ta。再从相关曲线图中查出pd值,即可用下式求出芯片的结温:

tj=pd·rθa+ta(1)

举例说明,top225的设计功耗为1.7w,rθa=20℃/w,ta=40℃,代入式(1)中得到tj=74℃。设计时必须保证,在最高环境温度tam下,芯片结温tj低于100℃,才能使开关电源长期正常工作。

3根据输出功率比来修正等效输出功率等参数

3.1修正方法

如上所述,pd与η,po的关系曲线均对交流输入电压最小值作了限制。图1和图2规定的uimin=85v,而图3与图4规定uimin=195v(即230v-230v×15%)。若交流输入电压最小值不符合上述规定,就会直接影响芯片的正确选择。此时须将实际的交流输入电压最小值uimin′所对应的输入功率po′,折算成uimin为规定值时的等效功率po,才能使用上述4图。折算系数亦称输出功率比(po′/po)用k表示。topswitch-ii在宽范围输入、固定输入两种情况下,k与u′min的特性曲线分别如图5、图6中的实线所示。需要说明几点:

(1)图5和图6的额定交流输入电压最小值uimin依次为85v,195v,图中的横坐标仅标出ui在低端的电压范围。

(2)当uimin′>uimin时k>1,即po′>po,这表明原来选中的芯片此时已具有更大的可用功率,必要时可选输出功率略低的芯片。当uimin′(3)设初级电压为uor,其典型值为135v。但在uimin′<85v时,受topswitch-ii调节占空比能力的限制,uor会按线性规律降低uor′。此时折算系数k="uor′"/uor<1。图5和图6中的虚线表示uor′/uor与uimin′的特性曲线,利用它可以修正初级感应电压值。

现将对输出功率进行修正的工作程序归纳如下:

(1)首先从图5、图6中选择适用的特性曲线,然后根据已知的uimin′值查出折算系数k。

(2)将po′折算成uimin为规定值时的等效功率po,有公式

po=po′/k(2)

(3)最后从图1~图4中选取适用的关系曲线,并根据po值查出合适的芯片型号以及η、pd参数值。

下面通过一个典型的实例来说明修正方法。

例4:设计12v,35w的通用开关电源

已知uimin=85v,假定uimin′=90%×115v=103.5v。从图5中查出k=1.15。将po′=35w、k=1.15一并代入式(2)中,计算出po=30.4w。再根据po值,从图2上查出最佳选择应是top224型芯片,此时η=81.6%,pd=2w。

若选top223,则η降至73.5%,pd增加到5w,显然不合适。倘若选top225型,就会造成资源浪费,因为它比top224的价格要高一些,且适合输出40w~60w的更大功率。

3.2相关参数的修正及选择

(1)修正初级电感量

在使用topswitch-ii系列设计开关电源时,高频变压器以及相关元件参数的典型情况见表1,这些数值可做为初选值。当uimin′lp′=klp(3)

查表1可知,使用top224时,lp=1475μh。当k=1.15时,lp′=1.15×1475=1696μh。

表2光耦合器参数随uimin′的变化

最低交流输入电压uimin(v)85195

led的工作电流if(ma)3.55.0

光敏三极管的发射极电流ie(ma)3.55.0

(2)对其他参数的影响

当uimin的规定值发生变化时,topswitch-ii的占空比亦随之改变,进而影响光耦合器中的led工作电流if、光敏三极管发射极电流ie也产生变化。此时应根据表2对if、ie进行重新调整。

开关电源芯片范文第7篇

关键词:开关电源 重启 反激式电源

中图分类号:TM46 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2016)11-0073-01

开关电源具有高效率、低功耗、体积小、重量轻等显著优点,其电源效率可达到80%以上,远远高于传统的线性稳压电源从而使得开关电源应用领域十分广泛。根据负载功率的不同,往往采用自激振荡式,即反激式和正激式不同的方法。随着开关电源的使用的不断发展,反激式开关电源也在更多的领域使用,但该开关经常存在着不断重启的缺点,导致设备工作不够稳定,所以,探索和研究有效的技术策略,就有着非常重要的意义。

1 反激式电源的基本原理

本文以其中一种反激式开关电源为例进行说明。该电源通过220V电压供电,通过整流桥整流和电容滤波将交流电变成直流电,通过两个1M欧的电阻限流给LD7535启动电流,LD7535启动,控制MOSFET,不断开关,形成高频开关电压来使变压器工作,变压器通过芯片供电绕组给芯片供电,通过副绕组转换成为想要得到的高频电压,再通过高频二极管整流,形成需要得到的电压,同时通过TL431中的内部设定基准电压(2.5V)和电阻的串联分压来设定输出电压,并通过光电耦合器来进行反馈调节。

其中NTC为防止启动时电流过大,电阻R5和电阻R8负责启动时对LD7535供电,启动后改为变压器通过R9和D5给予供电,C8和C8A负责储能。R6的10欧姆电阻防止MOS管的电压斜率过于陡峭,R1大功率小电阻负责电流检测,从而改变保护电流;R19和C9串联防止TL431自激,R20和R21为了确定输出电压。

2 LD7535特点及其在反激式电源中的应用

但是,在反激电源制作过程中会遇到开关电源空载时不断重启的过程,并且伴随着这种现象,往往能够听到变压器的响声。其空载不断重启,需要通过LD7535控制器加以技术改进。

LD7535是一种低成本,低启动电流,电流模式,PWM控制的省电模式控制器,具有包括电流检测的前沿消隐、内部斜率补偿,采用SOT-26封装。常用于高效率,较少元器件的AC/DC电源设备。其特点是高压CMOS工艺,具有优良的ESD保护,仅需要极低的启动电流(

各个引脚定义为:第1引脚GND,接地端,第2引脚COMP,电压反馈引脚,通过连接光电耦合器,以使控制环路闭合,实现调节,第3引脚RT,设置开关频率,通过连接一个电阻对地设置开关频率,第4引脚CS,位电流检测引脚,连接到感应电流MOSFET,第5引脚VCC,为电源电压引脚,第6引脚OUT,栅极驱动输出,以驱动外部MOSFET。

3 重启的解决方法

在反激电源制作过程中开关电源空载时不断重启的原因是由于IC供电不足或者光耦供电不足引起。对于此种不断重启的现象,有以下几点方法进行克服。

3.1 设立假负载

设立假负载是最有效的解决开关电源不断重启的方法,只需要在输出端增加一个大电阻,使得开关电源一直处于工作状态,这种方法简单易行,对产品的价格也没有太大影响,但是这种方法会对开关电源真正的使用转换效率有一定的影响,造成转换效率有所降低,对于转换效率要求不是很高的或者需要大电流输出的开关电源来说最为合适。

3.2 采用较好的二极管对芯片供电

出现不断重启的原因往往是供电芯片的供电电压介于满足启动和不满足启动的临界状态,当采用较好的供电二极管(D7)时,如FR107二极管,可以提高了二极管的开关速度,并且也降低供电二极管的管压降,从而能够满足控制芯片的供电电压,从而解决二极管不断重启的现象。

3.3 采用增加芯片供电绕组的匝数

采用增加对芯片供电绕组的匝数对产品价格没有太大影响,也不会增加产品工序,但是由于绕组匝数的增加会增加变压器的电感量,造成变压器性能有一定的改变,致使很多参数需要重新计算或修订,更严重的会造成变压器不适合本产品而需要重新设计变压器。

4 结语

本文通过一个具体的电路设计为例,简要的说明针对开关电源不断重启现象的一些改进的方法。本文并通过实际使用,证明了其有效性。

参考文献

[1]张占松,蔡宣三.开关电源的原理与设计[M].北京:电子工业出版社,1998.

[2]Marty Brown著,徐德鸿,等译.开关电源设计指南[M].北京:机械工业出版社,2004.

开关电源芯片范文第8篇

关键词: 并联均流;开关电源;技术领域

中图分类号:TM919 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2012)0220022-01

1 技术领域

“开关电源模块并联均流” 的应用是由于一台直流稳定电源的输出的电压、电流、功率不能满足要求,因此在实用中采用模块化的构造方法,用一定规格的模块式电源,按照并联的方式,分别达到输出电压、输出电流、输出功率扩展的目的。

开关电源的一种结合恒压横流的技术,提高电源输出功率,增强的带负载的能力,能够更好地提高能源的利用率,实现了节能的目的。

2 背景技术

传统的电源是通过板半整流电路、全桥整流电路等,但是这些方法实现的只是恒压源或者恒流源,输出额定的恒定的电压或者电流,在我们的日常生活中大功率的电器很多,这就需要提供一个稳定的电源给他供电,但是往往在生活中由于一些原因造成功率不够等现象,这样严重的影响了电器的使用寿命。如何提供一个可靠地电源成为了一个重要应用问题。

开关电源模块并联均流它所对应的就是一些大功率的电器,但是如何制作一个可靠稳定的即能恒定输出恒定的电压,又能恒定输出恒定的电流,且工作稳定、智能化的电源是我们必须深刻研究的问题。

3 发明内容

开关电源模块并联均流系统包括系统供电模块:1)线性电源模块;2)电压型开关电源模块;3)电流型开关电源模块;4)和单片机最小系统模块;5)各模块单独使用/组合使用完成并联均流控制。

开关电源模块并联均流系统所述的系统供电模块1)包括市电(11)、EMI滤波(12)、降压变压器(13)和整流滤波电路(14),市电(11)为系统供电;EMI滤波(12)滤除电网对系统的干扰,消除系统对电网的污染;降压变压器(13)将市电降至安全电压;整流滤波电路(14)完成整流和滤波,获得直流电压为电压型开关电源模块(3)、电流型开关电源模块(4)供电。

开关电源模块并联均流系统所述的系统线性电源模块2)为电压型开关电源模块(3)、电流型开关电源模块(4)、和单片机最小系统模块(5)中各芯片的工作电源。

开关电源模块并联均流系统所述的系统电压型开关电源模块3)包括电压型PWM芯片(31)、驱动隔离电路(32)和电压型DC/DC(33),电压型PWM芯片(31)根据输出电压采样反馈信号产生相应PWM信号,经驱动隔离电路(32)后接至电压型DC/DC。

开关电源模块并联均流系统所述的系统电流型开关电源模块4)包括电流型PWM芯片(41)、驱动隔离电路(42)和电流型DC/DC(43),电流型PWM芯片(41)根据负载电流采样反馈信号产生相应的PWM信号经驱动隔离电路(42)接至电流型DC/DC。

开关电源模块并联均流系统所述的系统单片机最小系统模块5)包括4×4键盘(51)、单片机核心板(52)和显示模块(53),由单片机核心板(52)接口与电压型开关电源模块(3)、电流型开关电源模块(4)和恒流电源模块(5)的数控接口连接进行数控电源操作,4×4键盘(51)完成对输出电压/电流的设置和步进调整功能,显示模块(53)完成对设定电压/电流和实际输出电压/电流的显示。

开关电源模块并联均流系统所述的系统系统供电模块(1)、线性电源模块(2)、电压型开关电源模块(3)和单片机最小系统模块(5)组合使用完成开关电源模块并联均流系统的并联均流操作。

本系统还设置了安全保障系统,通过传感器时时监测它的电压和电流,对超过额定值的电压和电流进行保护,以免发生事故和意外,对电器和电网造成危害。

4 附图说明

图1为开关电源模块并联均流系统原理图;

图2为集成线性稳压电路;

图3为开关电源模块并联均流系统电路图;

其中图3:

D8:为反相器;

R12、R14、R30:为采样电阻D6:为电流二极管。

5 具体实施方式

下面结合附图对开关电源模块并联均流系统进行详细说明。

如图1所示,将市电220V的交流电先经EMI滤波之后分别接入系统供电模块进行降压处理、整流滤波输出电压为后面的开关电源的恒压和恒流源提供电压和电流,以实现电压和电流的控制和线性电源模块进行整流滤波处理输出稳定的线性电压,为后面的单片机和一些线路板供电。在运行中,电路始终提供一个稳定的电压,并且通过单片机的AD端口检测霍尔传感去输出的电流的大小通过采样电阻测出电压的大小,并时时进行监测,之后调节负载的大小是电流发生变化,通过电流的变化使单片机的DA端口输出一个电压给恒流源的控制电阻,使恒流源输出一个恒定的电流,另一部分电流则由恒压源提供,并且恒流恒压源提供的电流可以按比列输出。

如图2所示,将市电220V的交流电先经EMI滤波之后给线性电源模块整流降压实现12v和5v的直流输出分别给控制电路板和单片机供电,为系统的控制和保障提供了保障。

如图3所示,为实现均流的电路图,通过单片机的监测和输出控制恒压和恒流输出电压和电流的大小。

6 结语

在大功率DC/DC开关电源中经常采用多个电源并联的方法来提高功率,开关电源并联均流可以安全可靠的不间断供电。如果采用单台电源供电该变换器势必要要处理更大的功率给功率器件的选择,开关平率和功率密度的提供带来困难,并且一旦单台发生故障整个系统就会崩溃。采用两个开关电源模块来运行不但可以提高功率是每个开关电源的功率变小同时也减少了单台开关电源遇到故障所带来的问题。

参考文献:

[1]王水平,开关稳压电源原理及设计[M].人民邮电出版社,2008.7.

[2]周志敏、周纪海、纪爱华,开关电源实用技术[M].人民邮电出版社,2007.8.

[3]路秋生,开关电源技术与典型应用[M].电子工业出版社,2009.3.

开关电源芯片范文第9篇

开关电源是卫星数字接收机的重要组成部分,也是卫星数字接收机故障率最高的部位。从开关电源的结构来说,数字机的开关电源主要由输入电路、主变换电路、取样稳压电路和输出电路等组成,不同类型开关电源差别最大的则为主变换电路,也常按主变换电路的不同对开关电源进行分类。近年来,一些新型电源管理芯片的广泛应用使电源电路更加简捷,稳定性更高,但常遇到生产厂家在电源管理芯片上不标注具体型号、标注型号不完整,或标注的型号与实际不符,甚至将电源管理芯片表面标注型号刻意擦除等情况,以至于无法辨别具体是哪类芯片,这给电源维修带来了很大的不便。笔者在日常维修中将一类8脚双列直插式(8DIP)封装及类似封装的电源管理芯片资料收集整理,图1-6分别为PBI DVR-1 000、帝霸201H、东仕IDS-2000F、卓异ZY-2250F、长虹DVB-S5600、Glomax 5066数字机开关电源主变换电路原理图,附表列出了几类电源管理芯片的引脚功能,限于接触到数字机种类较少的原因,收集整理的这类电源芯片资料并不是很全面,仅供维修人员参考。

8脚双列直插式(8DIP)封装及类似封装的电源管理芯片主要有UC3842(UC3844)、TDA4605、DH321、DM311、TEAl523、P1014AP10、DM0265R、DH0265R、DM0365R、DL0165R等,在维修过程中,如遇未标明芯片具体型号,无法确定属于哪类电源管理芯片时,可按以下方法进行判断。首先,根据外形特征判别。尽管这类电源管理芯片外型封装形式相同或相似,因内部电路构成的不同使电源芯片外部有区别于其他类别的明显特征。例如:P1014APl0芯片无⑥脚,UC3842(UC 3844)、TDA4605系列因内部未集成开关管,外部多连接一只开关管。其次,根据电源芯片引脚功能和对应外连电路区分。每类电源管理芯片内部电路是一定的,对应的各引脚功能也是确定的,因此不同电源管理芯片各引脚外接的电路也是有差别的,掌握每类电源管理芯片引脚外接电路的共同特征,在检修时,可把故障机电源管理芯片电路与收集整理的电路相对照并加以识别。例如:每类电源管理芯片都有电源端、接地端、反馈输入端等,有的芯片有启动端直接或通过启动电路与300V电源连接,有的则无启动端,即使芯片共有的电源端、接地端、反馈输入等功能端也会因芯片的不同而使对应的引脚不同,根据芯片各功能端对应的外部电路主要特征就很容易判断是哪类芯片了。值得注意的是有些电源管理芯片功能是相同的,能够直接互换,如:DH321、DM0265R、DH0265R、DM0365R、DL0165R功能相同,只是功率余量不同,维修时可用功率大的代换功率小的原电源芯片。也有的电源芯片各引脚外接电路相同,但芯片引脚功能却不同,此类芯片一般并不能直接代换。

开关电源芯片范文第10篇

工作原理

1.启动与振荡

开机后,220V交流市电经D1-D4桥式整流、C5、C2滤波,得到的约300V的直流电压,经过开关变压器TB1的初级①-②绕组直接送至IC1(AP8022)的⑤-⑧脚,IC1内部的启动电路、振荡电路得电后开始工作。振荡电路产生的振荡信号通过驱动电路使IC1内部场效应管进入开关状态,开关变压器TB1初级绕组①-②上产生感应电压,由于绕组间的电磁耦合,开关变压器TB1反馈绕组③-④产生的感应电压经D6整流、R10限流、C4滤波后得到的直流电压加到AP8022④脚,为AP8022内部电路提供正常工作所需的电压,维持开关电源的稳定工作。电源正常工作后,开关变压器次级各绕组产生高频脉冲电压分别经过整流、滤波后输出不同的电压,为主板各单元电路提供工作电源。

2.稳压控制

集信V4中九专用接收机开关电源稳压控制电路主要由光电耦合器UP1(817C)和可调三端稳压器IC2(TL431)等元件组成,稳压取样电压取自3.3V电源,经R5、R4分压加到TL431A控制端R。当因某种原因使开关电源次级输出电压升高时,TL431A的控制端R电压也随之升高,使TL431A的K端电压下降,光电耦合器UP1(817C)内的发光二极管发光增强,光敏三极管导通增强而内阻减小,AP8022③脚反馈端电压升高,该变化的电压值经AP8022内部电路处理后,控制内部振荡器输出的振荡脉冲宽度变窄,从而使内部场效应开关管的导通时间缩短,开关变压器次级输出电压随之下降,从而达到稳定输出电压的目的。当输出电压因某种原因降低时,稳压控制与上述过程相反。

3.保护电路

以电源管理芯片AP8022构成开关电源的过流保护、过压保护、过热保护均由AP8022内部电路完成。在AP8022外部的保护电路主要是由R1、C1、D5组成的消尖峰电路,在AP8022内部场效应开关管截止瞬间,吸收开关变压器TB1①-②绕组产生的尖峰脉冲电压,保护AP8022内部的场效应开关管不被过高的尖峰电压击穿。

4.输出电路

由AP8022构成开关电源的输出电路与其他类型开关电源没有太大的区别,输出电压组数取决于主板各单元电路对电源的需求,每一组电源输出电路都是由整流、滤波等基本元件构成。集信V4中九专用接收机开关电源输出排插标注输出电压为24V、5V、3.3V三组电源,但实际只输出24V、3.3V两组电源,原设计的电源电路部分元件省略。

检修思路

1.电源无输出电压

以AP8022为核心元件构成的开关电源,如交流市电输入端有保险管,可以根据保险管熔断与否判断电路是否存在短路故障。集信V4中九专用接收机开关电源的交流市电输入端省略了保险,可用万用表电阻档粗略测量整流二极管D1-D4、滤波电容C5、C2、电源芯片IC1(AP8022)有无短路现象的存在。判断AP8022内部场效应开关管是否击穿,可测①-⑤脚间电阻值,如电阻值接近0,则开关管已击穿损坏。在更换AP8022前,应仔细检查消尖峰电路元件是否损坏,避免AP8022再次损坏。在确认电源输入电路无明显短路故障后,可测C5、C2两端有无300V左右的直流电压。如有300V左右直流电压,但关机后该电压较长时间才消失,则说明开关电源未起振,在检查AP8022元件正常的情况下,可更换AP8022试之。

2.输出电压偏离正常值

如各组电源输出电压均偏离正常值,则故障多发生在稳压控制环路和取样电源支路,在负载电路正常的情况下,可对取样电源支路中元件及稳压控制电路中的取样电阻R5、R4、光电耦合器UP1(817C)、可调三端稳压器IC2(TL431)和电源管理芯片IC1(AP8022)等相关元件进行检测,找出故障元件更换即可。如取样电源支路以外的其他电源支路输出电压异常,可查该支路的整流二极管、滤波电容、电感等元件有无损坏。

检修实例

[例1] 无图无声,前面板无任何显示。

打开机盖,用万用表电阻档粗略检测整流二极管D1-D4、滤波电容C5、C2、IC1(AP8022)等元件,发现桥式整流电路中有两只二极管已击穿短路,更换后电源仍无输出电压,测C5、C2两端有300V直流电压,断电后C5、C2上的电压泄放很慢,说明电源电路未起振。查IC1(AP8022)电路元件未发现异常,判断AP8022可能已损坏。逐一检查消尖峰电路各元件均正常,因手头暂无同型号AP8022更换,查资料发现AP8022与VIPer22A应用电路相同,只是启动、关断电压,工作电流、频率等性能参数稍有不同,用VIPer22A代换后整机工作恢复正常。

[例2] 无图无声,前面板无任何显示。

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