单管开关电源制作电路图

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单管开关电源制作电路
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一、基本要求和原理
输入电压AC(90~265V),频率(47~440Hz)输出直流电压12V/24W,效率η=70%左右,线性调整<1%×输出电压,纹波及噪声≤2%×输出电压(mVP-P),具有过流、过压、短路自动恢复等保护功能。基本原理如下图所示。
VT导通时,变压器初级线圈Nl电流线性增大,磁场增强,内部产生方向为上正下负的感生电动势£,通过磁芯耦合到次级线圈N2中。根据同名端原理,感应电压方向为上负下正,此时,与N2相连的二极管VD处于反偏压状态,VD截止,N2中无电流流过,即没有能量传递给负载RL
VT截止时,变压器初级线圈Nl中电流将消失。由于电流不能突变,则Nl中感生电动势&epSILon;改变方向为上负下正.力图维持原态。N1中磁场通过磁芯耦合到次级线圈N2中,根据同名端原理,感应电压方向为上正下负,与N2相连的二极管VD处于正偏压状态,VD导通,给输出电容C充电,同时负载RL上也有电流IL流过。
所谓反激是指:VT导通初级Nl储能VD截止次级N2中无电流;VT截止初级N1泄能VD导通次级N2中有电流。所谓单端是相对于桥式或推挽而言。
 
二、电路原理图和工作过程分析
电路原理图如下图所示。220V交流电一电源噪声滤波器(PNF)滤掉射频干扰一整流器(VD5~VD8)Cl滤波获得约+300V直流电压。该电压分成两路供电:一路经Nl绕组VT1D极,另一路经R15降压后向IC1提供+13V左右的启动电压一IC1内部振荡一IC1脚输出开关脉冲VT1处于开关状态Nl绕组产生变化的磁场:一方面耦合到反馈绕组N3整流滤波(VD2C3)输出+13V电压为IC1供电。另一方面耦合到次级绕组N2整流(VD4)滤波(Cll-C1412)输出+12V电压。C2VD1RlR12构成吸收回路,用于吸收尖峰电压,保护开关管,R5R6VD3R7构成栅极无源加速关断驱动电路。IC1脚由“1”“0”监控主板时,可加速MOSFETG极电荷的快速泄放,以降低关断损耗。
为了使输出的直流电压稳定,电路中设置了稳压电路。假若VD4整流输出端电压高于额定值时一经电阻RH1VR一精密取样电路IC2R端的电压亦相应升高IC2K端电压则降低-使流经光电耦合器IC2脚电流增大一内部发光管亮度增强一使得IC2脚之间的电阻下降IC1脚电位下降IC2内部电路处理后-使输出的方波脉冲变窄开关管VT1的导通时间缩短-开关变压器Tl传输的能量降低次级绕组N2感应电压下降则输出电压下降从而达到稳压输出的目的。调节VR的大小,可使输出在±10%的范围调整。
为了保护电源自身与负载不致损坏,电路中设置了保护电路。当外因致使流经开关管VTl(2N60C)的电流增大时流经取样电阻R2的电流亦相应增加经过R3使得IC1电压升高。当该脚电压大于1VN301内部振荡电路自动停振达到了过流保护的目的。当输出端过压时稳压管Z1击穿PC2(光电耦合器)内部LED发光PC2脚晶闸管导通vCC电压下降为OVIC1停止振荡输出降为Ov从而保护了输出负载。
另外,当外因致使其IC1脚电压低于10V或高于34V时,IC内部的过压、欠压检测电路可自动切断IC1脚输出方波脉冲,则开关电源停机,从而达到过压、欠压保护的目的。
 
三、元件的选择与作用
 1.输入电路
电源噪声滤波器Ll(PNF),主要作用防止电源高频干扰进入电网,也阻止市电中的干扰进入电源中。
限流电阻TH1一般选择lOΩ左右阻值的PTC元件,平时阻抗很低,没有发热。电压主要降在系统上。当系统发生故障电流异常TH1压降增加而发热,PTC元件是正温度系数元件,温度越高电阻越大(达百K数量级),220V几乎全加TH1上,系统因失电而得以保护。
断电排除故障后,经过一段时间散热,TH1恢复常态电阻。又能正常工作。TH1还能限制开机时的浪涌电流。
压敏电阻ZNR,额定电压可为470V。当发生过电压时ZNR发生非损伤性击穿,由于TH1发热保护作用,过电压消除后只要断电一段时间,TH1ZNR可以恢复。
整流器。整流输出电压(UO)平均值等于输入电压有效值(UIN)1.2—1.3倍。根据Po=UocimxIO×η=24W,最低整流输出电压UDCmin≈90V,效率η文字模块设为80%,整流输出电流I0.33A。选择整流器的额定电流、额定电压有3管线电伴热倍余量。IN4007可满足要求。
滤波电路,对限制整流输出电压中的纹波大小起着非常重要的作用。在全电压输入范围时,整流滤波电路输出最高电压可达370V,故滤波电容的耐压应该选择≥400V。容量选择原则是≥1μF/W,本例选47μF/630V
  
2.开关电路
由于主开关管上电压波形中含有尖峰电压、复位电压和电源电压三个部分,在AC220V电压应用条件下,如果考虑电源电压变化范围在±20%,故在单端反激式中的开关管耐压应为600700V。设定最大占空比为0.4(对应的反冲电压UR133V),效率T180%,电路工作在电流断续模式状态下,开关管上每流过1A电流可以输出3032W的输出功率。考虑开关管的导通电阻对效率的影响,应选择开关管的额定电流达到实际流过的导通电流峰值的34倍。本例选用2N60C,参数为12A600V符合要求。压电陶瓷片VD1VD3选用恢复二极管FR305
  
3.脉宽调制(PWM)电路
UC3842Unitrode公司推出的一种高性能固定频率、电流型PWM控制器,内含误差放大
器、PWM比较器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元。UC3842电压调整率可达0.01%,工作频率为500kHz,启动电流小于1mA,基准电压为4.95.1V,工作温度为O70,输出电流为1A。输入电压为10~34V,当低于1OV时,电路停振,关断外接MOSFET功率管。输出开关脉冲的频率受脚外围定时元件(R4C4)的影响,其占空比受便携式小岛③脚参数变化而改变,从而达到调整输出电压的目的。
  
4.输出整流滤波电路
输出低电压(如53.3V或更低)时,常选肖特基二极管作整流器,因为它具有正向压降低的特点,以获比较低的损耗。输出为12V左右时,既可选超快恢复二极管,也可选肖特基二极管。
由于反激式开关电源输出的纹波电流较大,输出滤波电容按每输出1A电流选用1000μF计算,应采用等效串联电阻较低的品牌如KORChip。本例选1000μF
  
5.输出稳压基准
输出稳压基准采用TLA31
  
6.输出保护电路
输出过压保护电路由可控硅驱动输出的光电耦合器(MOC3022)与稳压二极管21(15V0.5W)构成。PC2(MOC3022)的最小阻断电压峰值是400VLED触发电流IFT(VTM=3V)lOmA,输出驱动电流是1A
 
 

本文发布于:2023-06-05 15:50:32,感谢您对本站的认可!

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