对于高稳定度小功率开关稳压电源的研究

   择要:本文通过对美国功率集成公司Topswitch-Ⅱ的计划,给出了一输入电压范畴宽、高负载稳固度的开关稳压电源计划电路。对由Topswitch-Ⅱ实现的开关电源举行了技法术据测试,并提出了性能革新的步伐。

叙词:开关电源  电流调解率  Topswitch-Ⅱ

1.弁言

 小功率开关稳压电源(AC-DC)的事情方法有多种,此中以开关电源的重要元件功率开关的事情方法可分为它激、自激驱动两种方法。由于它激驱动事情方法优于自激的事情方法,因此在开关电源中一样通常多接纳它激驱动的事情方法。接纳它激驱动功率开关的驱动芯片种类有很多种,按PWM事情方法又可分为电压型、电流型,按驱动输出方法又可分为单端和双端输出。如今以单端反激事情方法的开关稳压电源一样通常多接纳以UC3842芯片作为功率开关的驱动电路。UC3842是美国UNI-TROD公司生产的高性能电流型单端集成控制器,它是及时取变革的电感电流来反应输入电压的变革,是一双环控制型集成控制器。因此它可以提供较好的电源品格。但人们在实践中发明由UC3842电流型单端集成控制器所实现的电源品格越高,电源电路计划的越加庞大,电源的本钱也随之进步。比年来,随着半导体集成制造技能的迅猛生长,美国功率集成公司推出了第一代、第二代单片三端集乐成率模块,这种功率模块把功率MOS的驱动电路和高压功率MOS开关复合在一起,电路功效多、掩护关键全。Topswitch-II(Top223)便是美国功率集成公司的第二代功率模块的代表之一,由它计划实现的电源不必要更多的外围元件,使电源计划简朴、调试容易、且性能精良。

  本文迁就Topswitch-II重要事情原理做一先容,给出了电源计划电路和技法术据测试。

2.Topswitch-Ⅱ内部布局及原理

2.1 Topswitch-Ⅱ内部布局

    Topswitch-II是计划周到的电源模块,它的内部有:①控制电压源②带隙基准电压③震荡器④并联调解偏差放大器⑤脉宽调制器⑥门驱动级和输出⑦过流掩护电路⑧过热掩护及上电复位电路⑨关断/主动重启动电路⑩高压电源。  .

   


2.2 Topswitch-Ⅱ重要原理

Topswitch-II功率集成器根来源根基理是使用反馈电流IC,来调治调治驱动功率开关的PWM脉冲占空比D,从而到达稳压目标。比方由于某种缘故原由使电源输出电压Vo↑-IC↑-D↓- Vo

Topswitch-ll功率集成器,它的外部布局共三个引脚,分别为控制端C,源极度S,漏极度D。此中控制端C有四个作用:

 (1)使用控制电流IC。的巨细来调治占空比D,当控制电流IC从6mA减到2mA时,占空比就由1.7%增长至67%.K=△D/△IC=(1.7—67)%/(6.0—2.0)=16%/mA。

 (2)它与内部并联调解器/偏差放大器相连,能为芯片提供正常事情电流。

 (3)为电源支路和主动启动/赔偿电容的毗连点.通过外接旁路电容来决定自启动频率。

 (4)对控制回路举行赔偿,其典范电压值为5. 7V.极限为9V。最大ICM=100mA。
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3.6V、2.5A(AC—DC)稳压电源的计划

3.1计划思绪 

 本电源是基于Topswitch—II条件计划的小功率开关稳压电源。一个电源的计划中克制电磁滋扰和电源具有较好的电磁兼容性是包管电源稳固、可靠事情的关键。鉴于以上题目这里重要从以下几方面思量。

 (1)防备电网对电源的电磁滋扰和开关电源对电网的污染。在电源输入端接纳了LCR电路,LCR回路具有双向克制作用,以防备对称和非对称滋扰。

 (2)防备输出回路对电源自身的电磁滋扰,包管电源可靠事情.在电源输出端反馈体系接纳了由线性光耦4N26和可调式细密并联稳压器TL431组成的反馈体系。

 (3)高频变压器的事情方法接纳单端反激式。

  


3.2电源的稳压原理

  当电源输出Vo升高时,可调式细密并联稳压器TL431的R端电压升高,流过线性光耦4N26的IF增长.使流人Top223C的电流IC增长。IC与Topswitch-II功率开关驱动脉冲宽度D成反比,至使驱动脉冲宽度D淘汰,功率开关导通时间变小,使输出电压Vo降落,从而到达输出电压Vo稳固。当输出电压Vo降落时,将引起上述相反的结果。

3.3高频变压器计划与绕制

(1)高频变压器计划,重要思量在满意输出功率的底子上防备变压器出现饱和征象。在计划时要思量留有充足△B的余量,关于高频变压器的计划盘算在很多文章中都有先容,这里就不再叙述了.

(2)在变压器的绕制上,应细致从淘汰漏感思量,应先绕一半低级线圈,再绕次级及反馈线圈,末了绕剩下的一半低级线圈,如许绕制的高频变压器现实结果较其他绕制方法要好。

4.电源技法术据的测试

4.1负载调解率

 当电网电压220V、输出电压Vo为6V时、负载电流由30mA变革至2.5A时,输出电压Vo变革范畴小于1%。

4.2电压调解率

 当输出电压Vo为6V、负载电流为2.5A时,电网电压由85V~242V时,输出电压Vo小于0.5%。

4.3输出交换纹波电压

 测试设置装备部署接纳日本菊水公司生产的cos5020示波器,现实测试输出交换纹波小于30mV。   

4.4电源服从

  电源实测服从近74%。

5.结语

  (1)基于Topswitch—11计划实现的开关稳压电源,可见具有外围元件少,调试容易,电压调解率、电流调解率靠近线性电源的品格,但其服从倒是线性电源2倍多。

  (2)此电源具有精良的过载掩护本领,在计划调试中做过多次过载实行,一旦过载去失,电源仍能正常事情。

  (3)在滤去箱出纹波方面,由于高频变压器次级线圈的匝数较少,线圈等效的滤波电感小,为得到更好滤去纹波的结果,在整流后加一小电感,可使输出纹波淘汰比力显着。


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 ^ 对于高稳定度小功率开关稳压电源的研究

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