【正文】 量越多，輸出電壓就越高。 3)反饋電路改用 TL43l 加光耦來控制。 芯片電路在單端反激式開關(guān)電源 中的應(yīng)用 這是 一款 AC220V 輸入， DC24V 輸出的單端反激式開關(guān)穩(wěn)壓電源。濾波后的交流電壓經(jīng) D1～ D4 橋式整流以及電解電容 C C2 濾波后變成 3lOV 的脈動直流電壓，此電壓經(jīng) R1 降壓后給 C8 充電，當(dāng) C8 的電壓達(dá)到芯片 的啟動電壓門檻值時， 芯片 開始工作并提供驅(qū)動脈沖，由腳 6 輸出推動開關(guān)管工作。基于低壓、功耗低、大電流的特點(diǎn)，有利于提高電源的效率，其反向恢復(fù)時間短，有利于減少高頻噪聲 ， 在大功率的整流電路中 ，四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 32 次級整流橋電路存在較大雜散電感，輸出整流管在換流時，由于電路中存在寄生振蕩，整流管會承受較大的尖峰電壓，尖峰電壓的存在提高了對整流二極管的耐壓要求，也將帶來額外的電路損耗。 本文第四章內(nèi)容介紹了芯片的外圍電路應(yīng)用，著重講到了芯片在開關(guān)電源保護(hù)電路中的應(yīng)用和芯片電路在單端反激式開關(guān)電源中的應(yīng)用。他們孜孜不倦的工作作風(fēng)和無私奉獻(xiàn)的精神使我受益匪淺，畢生受用。馮老師務(wù)實(shí)、認(rèn)真和對學(xué)生從學(xué)習(xí)、生活等負(fù)責(zé)的工作態(tài)度及為人師表，給我留下了深刻的印象，也同時鞭撻我，能夠不斷地向馮老師學(xué)習(xí)和請教。首先介紹了 PWM 工作方式的基本原理，然后分析電路結(jié)構(gòu)，將整體電路劃分為子功能塊，給出功能框圖。利用 TL43l 可調(diào)式精密穩(wěn)壓器構(gòu)成誤差電壓放大器，再通過線性光耦對輸出進(jìn)行精確的調(diào)整。 代信敏： PWM 芯 片設(shè)計及在開關(guān)電源中的應(yīng)用 31 V r e fC om p V D DV t hCS O U TR t / C t G N D12345 678910CC 11R 13R 12R 10R8R9R 11R7R?R E S 2R3R?R E S 2R6R5R7C 12C9S1D9D8C8C?C A PP C 8 17C7U11234D 1 D 4C 13C 14C 15L1C 1622 0V A22 0V B2A / 2 50 V10 m H 2 A+ C1+ C2D5D6D7C4L2Rf+ C5 + C6+ 24 VG N D 圖 43 芯片在單端反激式開關(guān)電源中的應(yīng)用圖 如圖 43 所示交流電由 C1 L C15 以及 C1 C13 進(jìn)行低通濾波，其中C1 C15 組成抗串 模干擾電路，用于抑制正態(tài)噪聲； C1 C1 L1 組成抗共模干擾電路，用于抑制共態(tài)噪聲干擾。 V E B3VC2V r e f10R t / C t5Vi9Vo7I c s444R1R2R3R4R5R6R7R8R9R 10R 11R 12R 13R 13R 15R 14C1C2C6C7C8C9C 10T1Q1O P 1C1 C 10C9D1D3D2S1D5N2 O P 1R 15R 16V0G N DG N D交流 22 0V光耦 圖 42 芯片在開關(guān)電源保護(hù)電路的中的應(yīng)用圖 經(jīng)過 實(shí)驗(yàn) 電路 仿真 ，其采樣信號的波形緊緊跟隨檢測電阻的電壓波形，沒有出現(xiàn)非常大的尖峰電壓。采用無感電阻后，其阻抗不會隨著頻率的增加而增加。 PWM 控制芯片輸出周期一定、高電平存在時間可調(diào)的驅(qū)動脈沖信號。第十腳為內(nèi)部基準(zhǔn)電壓輸出端，基準(zhǔn)電壓如圖所示為振蕩器的外部 RC 電路提供5V 的基準(zhǔn)電壓。 11029583746R1C1R2R3R4V R 1VDDC2RTCTQ1GDST300V初級次級+ 5 V R負(fù)反饋電路振蕩器外接RC電路 圖 41 芯片外部應(yīng)用電路 如圖所示為芯片的外部部分連接圖，第一腳為內(nèi)部基準(zhǔn)輸入電壓提供端。 outV 是開關(guān)電源的輸出。 RS 觸發(fā)器的輸出就是時鐘信號，時鐘周 期約等于充電時間而電容電壓 RCt/ ??? 計算可得充電時間約為 ? 。因?yàn)榈?2 腳加在誤差放大器的負(fù)端，那么誤差放大器就是反向輸出，所以第 1 腳與第 2 腳電壓的變化相反。 V o u tV b i a s1VV r e f1 1 2 u 1 3 uP1 P2P3 P4P5 P6 P7M1 M2 M3 圖 315 過流保護(hù)電路 圖 316 表明，當(dāng) CS 電壓逐漸升高直到大于 時， outV 輸出高電平；當(dāng)CS 電壓逐漸降低直到小于 時， outV 輸出低電平。過流保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)其作用。 P1 電流為 62u,P2 電流為 50u。當(dāng)電流檢測達(dá)到 1V 閾值時，不管電壓誤差放大器輸出，過流保護(hù)電路在 35ns 內(nèi)關(guān)斷輸出。電平移位和電阻分壓 功能都由電流比較器電路實(shí)現(xiàn)。 Q2處于放大區(qū)，因?yàn)?Q2 的集電極接的是電源電壓，而基極電壓不可能超過它的。運(yùn)算跨導(dǎo)放大器是無輸出緩沖極的運(yùn)算放大器。因?yàn)檎袷幤鞣烹姇r下降速度比較快，所以比較器 1 的延時需要盡量小。這樣電容上的電壓就是一個有 峰 峰值的 鋸齒波。電壓調(diào)節(jié)器要求輸出阻抗較小。依靠這種方式，電壓源的波動可從本質(zhì)上被消除，其結(jié)果通常提高由此類電源驅(qū)動的電路的性能。 TL431 的穩(wěn)壓原理可分析如下：當(dāng)由于某種原因致使 Vo 升高時，取樣電壓vref 也隨之升高，使 VREFVref，比較器輸出高電平，令 VT 導(dǎo)通， Vo ↓。它屬于一種具有電流輸出能力的可調(diào)基準(zhǔn)電壓源。由室溫下溫度系數(shù)為 ℃的 pn節(jié)二極管 產(chǎn)生電壓 BEV 。一旦正常工作后， VDD 小于 時也能正常工作，我們稱 為啟動電壓。振蕩器外接電容器的充電電流也由基準(zhǔn)電壓源供給。 3. 電流比較器 為 了 能夠?qū)崿F(xiàn)逐周控制，如此設(shè)計電流比較器：在每個振蕩周期開始時，輸出端開通。設(shè)計控制芯片內(nèi)部的放電電流為。當(dāng)電感電流 iL 的檢測信號下降到下限 Vemin 時，比較器輸出高電平，使功率開關(guān)關(guān)斷，電感電流下降。缺點(diǎn)是：不能準(zhǔn)確控制電感的平均電流，回路增益對電網(wǎng)電壓變化敏感，開關(guān)噪聲容易造成開關(guān)管誤動作等。 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 6 第 2 章 PWM 控制芯片電路的原理 PWM 控制芯片原理 電流控制的 PWM 技術(shù)是一種新穎的控制技術(shù)， 1967 年由美國 BOSE 公司提出。 1977 年國外首先研制成脈寬調(diào)制（ PWM）控制器集成電路，美國摩托羅拉公司、硅通用公司、尤尼德公司等相繼推出一批 PWM芯片，典型產(chǎn)品有 MC3520,SG3524,芯片。 功率轉(zhuǎn)換電路 高頻變換器 圖 11 開關(guān)穩(wěn)壓電源的電路原理框圖 輸出整流濾波 DC 取樣器 比較器 脈寬調(diào)制 振蕩器 基準(zhǔn)電壓 AC 輸入整流濾波 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 4 V C C123誤差放大123脈寬比較器鋸齒波電路整流濾波采樣電路V0參考VS 圖 12 電壓控制型開關(guān)電源原理圖 圖 13 為電流型開關(guān)電源的原理圖。開關(guān)電源的濾波電感的體積和重量也因?yàn)楣ぷ黝l率提高而減小，所需的濾波電容也減小。開關(guān)電源包括主電路和控制電路兩部分。特別是高速運(yùn)算能力 DSP 核的嵌入常見的如 TI 公司的 TM5320F24X 系列、 AD 公司的 ADMCF32X 系列，使得此類芯片完全可以實(shí)現(xiàn)高性能的控制算法，如磁場定向控制、無速度傳感器矢量控制等。典型 PWM 調(diào)速控制芯片特點(diǎn)隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，其與 PWM 技術(shù)相結(jié)合，形成了各類特色的控制方案，主要可分為以下幾類 : (1)采用單一的通用微處理器 (單片機(jī) )來產(chǎn)生 SPWM?？刂苹芈钒ㄕ`差放大器，基準(zhǔn)電壓源，振蕩器，比較器和保護(hù)電路等，完成了具 體電路的設(shè)計，給出了所有的電路圖。Amplifier。如 Mullard 公司的 HEF4752,無須微處理器配合，屬于純硬件實(shí)現(xiàn)方法，使用簡單，省去編寫軟件的麻煩，開發(fā)周期短，但欠靈活性，難以實(shí)現(xiàn)更多的功能。相對傳統(tǒng)的線性電源而言，開關(guān)電源具有體積小，成本低，效率高等顯著優(yōu)點(diǎn)。反饋控制電路為脈沖寬度調(diào)制器（ PWM），它主要由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調(diào)制及基準(zhǔn)電壓等電路構(gòu)成。從控制的角度看，這是一種單環(huán)控制系統(tǒng)。驅(qū)動開關(guān)管導(dǎo)通。 第一章介紹開關(guān)電源的背景、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，同時介紹了開關(guān)電源的原理，并對本文的章節(jié)進(jìn)行安排。 （ 1）峰值電流控制 峰值電流控制是最常用的電流型控制方式。電流調(diào)節(jié)器一般采用 PI 型補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，可以濾除采樣信號中的高頻分量，與峰值電流控制相比，它直接控制電感電流的平均值，抗擾性好。 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 8 123AViVF V0iLDVCVDVe 圖 23 滯環(huán)電流型控制的電路框圖 PWM 控制芯片電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計 芯片的主要 特點(diǎn)是： 1. 1MHz 開關(guān)頻率 2. 50uA 備用電流， 100uA 最大電流 3. 在 52kHz 開關(guān)頻率時所需電流低至 4. 逐周限流時間快至 35ns 5. 誤差放大器的基準(zhǔn)電壓為 6. 振蕩器放電電流精確 7. 新型的欠壓鎖定模塊 所設(shè)計的 PWM 控制器，它主要包括欠壓鎖定電路，振蕩器，電流比較器，電壓調(diào)節(jié)器，誤差放大器，過流保護(hù)和用做基準(zhǔn)的參考電壓部分。在一個振蕩周期內(nèi)，電容CT 充電時，輸出脈沖最大占空比受振蕩器的可控死區(qū)限制。 4. 欠壓鎖定 在電源達(dá)到啟動電壓之前，欠壓鎖定電路阻止芯片內(nèi)部的基準(zhǔn)電源電路和輸出極開始工作。 代信敏： PWM 芯 片設(shè)計及在開關(guān)電源中的應(yīng)用 11 第 3 章 PWM 芯片電路設(shè)計及工作過程 欠壓鎖定 欠壓鎖定電路實(shí)現(xiàn)的功能是：當(dāng)電源電壓大于 時，芯片正常工作；當(dāng)電源電壓小于 時，芯片不工作。內(nèi)部穩(wěn)壓源電路提供穩(wěn)定的偏置電壓或作為基準(zhǔn)電壓。由于 Dn 依賴于溫度，溫度系數(shù) r 稍微偏離 3。陰極工作電流 IKA=l～ 100mA TL431 主要包括 4 部分：①誤差放大器 A，其同相輸入端接取樣電壓 VREF，四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 14 反相輸入端則接內(nèi)部 2． 50V 基準(zhǔn)電壓 Vref，并且設(shè)計的 VREF=VRRef；②內(nèi)部2． 50V(準(zhǔn)確值為 2． 495V)基準(zhǔn)電壓源 Vref；③ NPN 型晶體管 VT，在電路中起調(diào)節(jié)負(fù)載電流的作用；④保護(hù)二極管 VD，能防止因 K— A 間電源極性接反而損壞芯片。趨于穩(wěn)定，達(dá)到了穩(wěn)壓目的，并 VREF=Vref。穩(wěn)定電壓加在高增益放大器的非倒相輸入端，并與由電阻 R1 和 R2 采樣的輸出電壓比較。 RtSRQV r e f2 .5 V0 .7 5 V123123 圖 36 振蕩器時鐘信號電路 用一個電阻 Rt 通過 Vref 給電容充電，用兩個比較器把電容上的電壓和兩個參考電壓相比較，參考電壓分別設(shè)為 和 。該設(shè)計中最大占空比要達(dá)到 99%，因