【正文】 隔離變壓器包括三個繞組，即原邊、副邊及第三繞組。為了復(fù)位，須使OVP端電壓低于閾值或使VCC低于OVP復(fù)位供電電壓（典型值為9V）。在過壓保護（OVP）及OFF狀態(tài)下，芯片的工作電流均由起動電路提供。圖411 斷續(xù)方式工作電路圖⑦ 電壓檢測電路DET端可被用來控制輸出電壓。對照兩個圖形，可以看出該電路的工作方式。實際上該信號控制的狀態(tài)在接下來的死區(qū)時間里被復(fù)位，所以電流限制電路在每個周期都可以起作用，被稱為“逐脈沖電流限制”。這樣電源輸出開關(guān)管得到的基極激勵信號正好與電源輸出構(gòu)成負(fù)反饋關(guān)系，實現(xiàn)了對電源輸出的調(diào)節(jié)。(c) VF端的應(yīng)用方法：通常使VF端電壓正比于變換器的輸出電壓，這樣當(dāng)發(fā)生過流而使輸出電壓變低時，VF也變低，使得Cf放電電流減小，死區(qū)時間（放電時間）也相應(yīng)變長，從而進一步降低占空比。其中。反饋信號越強，占空比越低。③ 振蕩頻率/溫度特性該芯片內(nèi)置了一個振蕩元件需要外接的振蕩電路，該電路頻率將隨溫度變化而呈現(xiàn)負(fù)溫度特性。① 功率/溫度特性：它由功率上限、溫度上限、及負(fù)溫度特性的斜線組成。該芯片內(nèi)置大容量半橋電路，可以直接驅(qū)動MOSFET。以滿足高功率電源需要。所以，軟開關(guān)技術(shù)的應(yīng)用不僅僅限于開關(guān)電源本身，其它類似功率變換電路也可以借用這個技術(shù)，而實現(xiàn)功率器件的軟開關(guān)，從而降低損耗，提高效率。它可以實現(xiàn)開關(guān)管的零壓切換，且在寬負(fù)載和輸入電壓范圍實現(xiàn)恒頻PWM調(diào)節(jié)。(e) 當(dāng)電流回零后，輔管關(guān)斷。而不對稱電路可以不串較大電感，所以損耗降低，電源效率得以提高。在電流過零時，由于阻斷電容、飽和電感作用，使得零電流有一定保持時間，在此期間，SS4實現(xiàn)零開關(guān)。橋式變換器必須是在對角開關(guān)管同時導(dǎo)通時，才輸出功率。、開始諧振，輸入電源既要提供負(fù)載恒定電流，又要提供諧振電流。這里的輔助開關(guān)S2同樣是通過控制諧振時刻，來配合S1進行軟開關(guān)。該電路實現(xiàn)了主開關(guān)管的零壓導(dǎo)通，且保持恒頻率運行。續(xù)流二極管電壓應(yīng)力大，而且諧振電感在主通路上，因而負(fù)載、輸入等將影響ZCS工作狀態(tài)。諧振再次開始，當(dāng)反向諧振到0時， S1可在零電流零電壓下完成關(guān)斷。這是應(yīng)用最多的方式，適用于中小功率的開關(guān)電源。原因是脈沖寬度僅受諧振參數(shù)控制。④ 續(xù)流階段（）：當(dāng)電容放電到零后，VD2因反壓消失而導(dǎo)通，對L2及負(fù)載進行續(xù)流，以保持電流I0連續(xù)。VC1在i1諧振半個周期，時，達最大值。由，且L1初始電流為0，有： (311)到t1時刻，達到負(fù)載電流I0，因此：此階段持續(xù)時間： (312)可以看出，此階段是時間的線性函數(shù)。如下面兩組圖形所示：SL1C1VD1SL1C1VD1SL1C1圖316 L型零電流諧振開關(guān)（中半波，右全波）SL1C1SL1C1VD1SL1C1VD1圖317 M型零電流諧振開關(guān)（中半波，右全波）這里的L1用于限制di/dt，C1用于傳輸能量，在開關(guān)導(dǎo)通時，構(gòu)成串聯(lián)諧振。ZVS電壓諧振開關(guān)中，Lr、Cr構(gòu)成的諧振電路的Cr端諧振電壓并聯(lián)到S，我們可以控制開關(guān)在電壓過零時進行切換。這種開關(guān)電源又分為：① ZCS——零電流開關(guān)。⑤ 諧振發(fā)生時，C、L中的能量不斷互相轉(zhuǎn)換，二者之間反復(fù)進行充放電過程，形成正弦波振蕩。這里的，我們稱為特性阻抗，它決定了諧振的強度。 諧振式電源與軟開關(guān)技術(shù)為了更好地理解諧振式電源，這里回憶一下電路諧振的條件及其特點。(3) 準(zhǔn)諧振型變換器在脈沖調(diào)制電路中，加入R、L諧振電路，使得流過開關(guān)的電流及管子兩端的壓降為準(zhǔn)正弦波。⑥ 電流變換器能量回饋型電流變換器電路如下圖所示。④ 正激型變換器下圖為正激式變換器TN3CLR N2UoSN1VD1VD2VD3Ui圖311 正激型變換器電路當(dāng)S導(dǎo)通時，原邊經(jīng)過輸入電源N1S輸入電源，產(chǎn)生電流。(2) 隔離型開關(guān)變換器① 推挽型變換器下面是推挽型變換器的電路。③ 逆向變換器BuckBoost電路：升/降壓斬波器，入出極性相反，電感傳輸。D端為鋸齒波電壓輸入端，由它改變定時器的定時時間。圖32 脈寬調(diào)制的原理圖脈沖頻率調(diào)制的過程是這樣的：如圖33所示，從輸出電壓中取出一信號電壓并由誤差放大器放大，放大后的電壓與5V基準(zhǔn)電壓進行比較，輸出誤差電壓Vr，并以此電壓作為控制電壓來調(diào)制VCO的震蕩頻率f。但是它的占空比調(diào)節(jié)范圍很寬，輸出電壓能做到很低[6]。3． 開關(guān)電源的設(shè)計基礎(chǔ) 開關(guān)電源的控制方式目前生產(chǎn)的開關(guān)電源多數(shù)采用脈寬調(diào)制方式，少數(shù)采用脈沖頻率調(diào)制方式，很少見到混合調(diào)制方式。當(dāng)發(fā)熱越過極限值時，整流后的輸出電壓降低，開關(guān)電源高頻振蕩停振，或是由于熱敏電阻阻值降低后，將電路保險絲燒斷，電路與供電電源斷開，起到熱保護作用。 熱敏電阻熱敏電阻時有錳鈷鎳的氧化物燒結(jié)成的半導(dǎo)體陶瓷制成的，具有負(fù)溫度系數(shù)，隨著溫度的升高，其電阻值降低。這里應(yīng)特別注意：自動恢復(fù)開關(guān)只能進行低壓過流保護，而不能接在220V或110V交流電壓上，否則將使開關(guān)燒壞。當(dāng)電路發(fā)生短路或用電電流超過極限值時，它起保護作用。一般來說，選用管子的整流電流時設(shè)計輸出電流的3倍以上。設(shè)計人員根據(jù)需要選用。穩(wěn)壓值低于40V的叫做低壓穩(wěn)壓二極管；高于200V的叫做高壓穩(wěn)壓二極管。硅二極管的主要技術(shù)指標(biāo)是：(1) 最高反向工作電壓VRM和反向擊穿電壓VBR：這兩個參數(shù)越大越好。從結(jié)構(gòu)上來分，有點接觸型和面接觸型二極管。鑒于此類光耦合器呈現(xiàn)開關(guān)特性，其線性度差，適宜傳輸數(shù)字信號(高、低電平)，可以用于單片機的輸出隔離；所選用的光耦器件必須具有較高的耦合系數(shù)。其公式為： （21）采用一只光敏三極管的光耦合器，CTR的范圍大多為20%～300%（如4N35），而PC817則為80%～160%，達林頓型光耦合器（如4N30）可達100%～5000%。在開關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，達到精密穩(wěn)壓目的。 (1) 光耦合器的性能特點及其抗干擾作用光耦合器的主要優(yōu)點是單向傳輸信號，輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離，抗干擾能力強，使用壽命長，傳輸效率高。光電耦合器的主要優(yōu)點是單向信號傳輸，輸入端和輸出端完全實現(xiàn)了隔離，不受其他任何電氣干擾和電磁干擾，具有很強的抗干擾能力。其缺點是窗口面積比較小，對變壓器的匝數(shù)要有限制。在強磁場力作用下，磁性材料會收縮或膨脹，很可能出現(xiàn)磁共振，所以把磁芯變壓器裝在印制電路板上時要注意切實粘結(jié)牢固，防止出現(xiàn)機械噪聲和電磁噪聲。磁芯從飽和狀態(tài)除去磁場后繼續(xù)反向磁化，直到磁感應(yīng)強度減小到零，此時的磁場強度稱為矯頑力（保磁力）。(2) 居里溫度TC。由于高頻變壓器、電感器所涉及的參數(shù)太多，例如電壓、電流、溫度、頻率、電感量、變比、漏感、磁性材料參數(shù)、銅損、鐵損、交流磁場強度、交流磁感應(yīng)強度、真空導(dǎo)磁率等十幾種參量。IGBT的導(dǎo)通電阻只有MOSFET的10%。R值小，則開關(guān)速度高，只要柵極的驅(qū)動電壓一撤銷，就會立刻截止。MOSFET中大多數(shù)集成有阻尼二極管，而雙極型功率晶體管中大多沒有內(nèi)裝阻尼二極管。在開關(guān)電源中，用作開關(guān)功率管的MOSFET幾乎全部都是N溝道增強型器件。所謂高標(biāo)準(zhǔn)就是對未來開關(guān)電源的挑戰(zhàn)：第一，能不能全面通容電磁兼容性的各項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；第二，在企業(yè)里能不能大規(guī)模地、穩(wěn)定地生產(chǎn)，或快捷地進行單項生產(chǎn)；第三，按照人們的需要，能不能組裝或拼裝大容量、高效率的電源；第四，能否使新的開關(guān)電源具有比運行中的電氣額定值更高的功率因數(shù)、更低的輸出電壓（1~3V）、更大的輸出電流（數(shù)百安）；第五，能不能實現(xiàn)更小的電源模塊[2]。開關(guān)電源的軟件開發(fā)目前只是剛剛起步，例如軟開關(guān)，雖然它的損耗低，但難以實現(xiàn)高頻化和小型化。目前要解決的問題有：(1) 器件問題。按激勵方式分，有自激式和他激式兩種。同樣，流過電子開關(guān)的電流振蕩到零時，電子開關(guān)關(guān)斷，稱之為零電流關(guān)斷（Zero Current Switching）。但是它比其他變換電源的形式簡單的多，所以，硬開關(guān)在很多地方仍然在應(yīng)用，如脈寬調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM）器就屬于硬開關(guān)。據(jù)統(tǒng)計，100W的鐵芯變壓器的重量為1200g左右，體積達350cm3，而100W的開關(guān)電源的重量只有250g，而且敞開式的電源更輕，體積不到鐵芯變壓器的1/4。這對于開關(guān)電源的高頻變壓器實現(xiàn)小型化有幫助，同時，能量傳遞的速度也快。有了高頻振蕩才有電源變換，所以說開關(guān)電源的實質(zhì)是電源變換。220V交流電直接經(jīng)低通濾波和橋式整流后得到未穩(wěn)壓的直流電壓Vi，此電壓送到第二部分進行功率因數(shù)校正，其目的是提高功率因數(shù)，它的形式是保持輸入電流與輸入電壓同相。按照電子理論，所謂AC/DC就是交流轉(zhuǎn)換為直流；AC/AC稱為交流轉(zhuǎn)換為交流，即為改變頻率；DC/AC稱為逆變；DC/DC為直流變交流后再變直流。電是工業(yè)的動力，是人類生活的源泉。開關(guān)電源在轉(zhuǎn)換過程中，用高頻變壓器隔離稱之為離線式開關(guān)變換器（Offline Switching Cpnwerter），常用的AC/DC變換器就是離線式變換器。第四部分是輸出電路，用于將高頻方波脈沖電壓經(jīng)整流濾波后變成直流電壓輸出。開關(guān)周期是開關(guān)頻率的倒數(shù)。最近歐盟和美國消費者協(xié)會統(tǒng)計，美國一般家用電器和工業(yè)電氣設(shè)備的單機能源消耗指數(shù)大于92%。目前開關(guān)電源的種類很多，從工作性質(zhì)來分，大體上可分為“硬開關(guān)”和“軟開關(guān)”兩種。從電子理論可知道，諧振就是容抗等于感抗，總的電抗為零，電路中的電流無窮大。DC/DC變換類型是開關(guān)電源變換的基本類型，它通過控制開關(guān)通、斷時間的比例，用電抗器與電容器上蓄積的能量對開關(guān)波形進行微分平滑處理，從而更有效地調(diào)整脈沖的寬度及頻率。 開關(guān)電源設(shè)計中存在的問題與未來發(fā)展客觀上講，開關(guān)電源的發(fā)展是非?？斓?，這時因為它具有其他電源所無法比擬的優(yōu)勢。按照習(xí)慣，變換有這樣幾種形式：AC/DC變換、DC/AC變換以及DC/DC變換等。這些問題大多是焊接問題和元器件技術(shù)性能問題，還有生產(chǎn)工藝上的檢測、老化、粘結(jié)、環(huán)境等方面的因素。元器件本身質(zhì)量的差異是影響開關(guān)電源質(zhì)量的一個重要原因。由于它沒有少數(shù)載流子的存儲效應(yīng)，所以它適用于100~200MHz的高頻場合，從而可以采用小型化和超小型化的磁性元件和電容器。齊納二極管DW1，DW2反向串接在一起，用于對VT的柵—漏極進行鉗位，放置驅(qū)動電壓VGS過高而使VT幾串。IGBT的主要特點是：① 電流密度大，是MOSFET的10倍以上。圖23 MOSFET的圖形符號圖24 IGBT的圖形符號 軟磁鐵氧體磁芯軟磁鐵氧體材料常用在高頻變壓器、電感整流器、脈沖變壓器以及PFC中的升壓電感等電路中，在開關(guān)電源中時一種非常重要的元件。磁場強度時表示磁場強弱與方向的一個物理量，用安/米（A/m）表示。 (4) 剩余磁感應(yīng)強度Br。磁芯的使用一定要在一定的居里溫度以內(nèi)，這時選擇磁芯材料首先要考慮的問題。(3) RM、X 形磁芯的磁耦合能力和散熱效果都很好，適合用在100W以上的大中功率電源上。它時一種以紅外光進行信號傳遞的器件，由兩部分組成：一是發(fā)光體，實際上時一只發(fā)光二極管，受輸入電流的控制，發(fā)出不同強度的紅外光；另一部分時受光器，受光器接受光照以后，產(chǎn)生光電流并從輸出端輸出。通常的光電耦合器由于它的非線性，因此在模擬電路中的應(yīng)用只限于對較高頻率的小信號的隔離傳送。線性方式工作的光電耦合器是在光電耦合器的輸入端加控制電壓，在輸出端會成比例地產(chǎn)生一個用于進一步控制下一級的電路的電壓。此外，在傳輸數(shù)字信號時還需考慮上升時間、下降時間、延遲時間等參數(shù)。因此，它適合傳輸模擬電壓或電流信號，能使輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。這是因為當(dāng)CTR＜50%時，光耦中的LED就需要較大的工作電流(IF＞)，才能正?？刂茊纹_關(guān)電源IC的占空比，這會增大光耦的功耗。高速開關(guān)硅二極管是高頻開關(guān)電源中的一個主要器件，這種二極管具有良好的高頻開關(guān)特性。當(dāng)反向電壓達到并超過穩(wěn)定電壓時，反向電流突然增大，而二極管兩端的電壓恒定，這就叫做穩(wěn)壓。選用穩(wěn)壓二極管的原則是：第一，注意穩(wěn)定電壓的標(biāo)稱值；第二，注意電壓的溫度系數(shù)。這兩種二極管具有開關(guān)特性好、耐壓高、正向電流大、體積小等優(yōu)點，在電子鎮(zhèn)流器、不間斷電源、變頻電源、高頻微波爐等設(shè)備中常用在整流、續(xù)流、限流等電路中。② 選用原則：超快速恢復(fù)二極管在開關(guān)電源中可作為阻塞二極管和次級輸出電壓的整流管。這種可持續(xù)性的轉(zhuǎn)換器件能反復(fù)使用而不損壞。當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸出電流接近或超過自動恢復(fù)開關(guān)的電流容量時，電流表上的電流讀數(shù)突然減小，此時自動恢復(fù)開關(guān)已進入高阻狀態(tài)。過溫保護時將熱敏電阻并接在輸入電路中。電路剛通電時，熱敏電阻的溫度低，阻值很大，瞬時能對充電電流加以限制?；旌险{(diào)制方式是指脈沖寬度與頻率都不固定，都可以改變。開關(guān)電源的輸出電壓和基準(zhǔn)電壓進行比較、放大，然后將其差值送到脈寬調(diào)制器。假設(shè)電源效率為η，脈沖寬度為m，脈沖頻率為f，則有V0=。利用同樣的方法，根據(jù)穩(wěn)態(tài)時電感L的充放電伏秒積相等的原理，可以推導(dǎo)出電壓關(guān)系： (33)UiIDUoIDSIDVDIDLIDCID圖35 Boost電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)這個電路的開關(guān)管和負(fù)載構(gòu)成并聯(lián)。當(dāng)S斷開時，Ui+EL1通過VD對C1進行