【正文】 除專業(yè)的埃米克拉姻塔外，有名氣的工廠有：磁性材料中有 TDK、東北金屬工業(yè)、富士電氣化學(xué)等；半導(dǎo)體整流器廠中有新電元工業(yè)、三元電氣、東光等。新電元工業(yè)把經(jīng)營通用電源的 SR 事業(yè)部和設(shè)備工業(yè)鑼合在一起也訂了銷售 150— 160 億日元的預(yù)算。其中，開關(guān)電源為 l 370億日元左右，損耗式電源 145 億日元， CVT 電源 100 億日元左右，其它 CVCC 電源在 685億 日元 。構(gòu)成電子設(shè)備的心臟的電源設(shè)備，特別是開關(guān)電源，和這種馬達并駕齊驅(qū)，于 1984 年明顯藏加快發(fā)展，在過去總是充當(dāng)無名英雄的電源設(shè)備中，一下成為“明星”。 當(dāng)開關(guān)管開路時，對于同極性激勵電路，行輸出管也截止；對于反極性激勵電路，行輸出管子的電流很大，直到開關(guān)穩(wěn)壓電源儲能電感中的所儲存的磁能耗盡為止。由于采用了可控硅保護電路 ， 當(dāng)電源電路或行掃描輸出電路及高壓電路出現(xiàn)故陳時 ， 甚至負載出現(xiàn)短路時 ， 能夠自動切斷電源，起到過壓和過流保護的作用。 因而重量只有原來的 1／ 5 左右．體積也明顯的減小。因此，電容 C2 的容量和 質(zhì)量的選取非常重要。1A ； 7 腳，供電輸入，起振后工作電壓為 10～ 13V，低于 10V 停止工作，功耗為 15mW； 8 腳，內(nèi)部基準(zhǔn) 5V(50mA)。即當(dāng) VCC 端電壓為 U 伏時 穩(wěn)壓過程 從圖 2 中可知，當(dāng)場效應(yīng)管導(dǎo)通時，整流電壓加在變壓器 T 初級繞組 Np 上的電能變成磁能儲存在變壓器中，在場效應(yīng)管導(dǎo)通結(jié)束時， Np 繞組中電流達到最大值 Imax，根據(jù)開關(guān)電源設(shè)計 30 法拉第電磁感應(yīng)定律： 式中： E—— 整流電壓； Lp—— 變壓器初級繞組電感；Ton—— 場效應(yīng)管導(dǎo)通時間。在開啟之前， UC3842 消耗的電流在 1mA 以內(nèi)。電阻 R10 用于電流檢測，經(jīng) R C9 濾濾后送 UC3842 的 ③ 腳形成電流反饋環(huán) . 所以由 UC3842 構(gòu)成的電源是雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，電壓穩(wěn)定度非常高，當(dāng)UC3842 的 ③ 腳電壓高于 1V 時振蕩器停振，保護功率管不至于過流而損壞。 開關(guān)電源設(shè)計 27 該電路通過調(diào)節(jié)誤差放大器的增益而不是調(diào)節(jié)誤差放大器的輸入誤差來改變誤差放大器的輸出，從而改變開關(guān)信號的 占空比。該電路適用于針對某種固定負載的情況。 R3 與 C1 并聯(lián)構(gòu)成電流型反饋。輸出這些器件有一個單圖騰柱輸出級，是專門設(shè)計用來自接驅(qū)動功率 MOSFET的，在 ，它能提供高達177。每個都具有內(nèi)部的滯后，以防止在通過它們各自的門限時產(chǎn)生錯誤輸出動作。因此最大峰值開關(guān)電流為： 當(dāng)設(shè)計一個大功串開關(guān)穩(wěn)壓揣時為了保持 Rs的功耗在 —— 個合理的水平上希望降低內(nèi)部嵌位電壓，調(diào)節(jié)此電壓的簡單方法如圖 22所示。這發(fā)生開關(guān)電源設(shè)計 18 在電源正在工作并且負載被取消時，或者在軟啟動過程的開始 (圖 23， 24)。通過修整時鐘波形，可以實現(xiàn)準(zhǔn)確輸出占空比箝位。注意盡管許多的 Rt和 Ct值都可以產(chǎn)生相同的振蕩器頻率，但只有一種組合可以得到在給定頻率下的特定輸出靜區(qū)時間。與電壓控制方式相比在負載響應(yīng)和線性調(diào)整度等方面有很多優(yōu)越之處。 第二個設(shè)計準(zhǔn)則是必須滿足晶體管在導(dǎo)遏時的集電極電流的需求。 . 單端反激式變換器電路中的開關(guān)晶體管 在單端反激式變換器電路中。一般情況下，隔離式開關(guān)電源都是用高頻變壓器作為主要隔離器件。所以必須要采取措施加以避免。當(dāng)電容開始充電時，充電電流流過熱敏電阻，開始對其加熱。這種電路結(jié)構(gòu)需要一個觸發(fā)電路，當(dāng)某些預(yù)定的條件滿足后，觸發(fā)電路把雙向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通。當(dāng)開關(guān) S1 打開時，二 極管 VDl— VD4 組成了全橋式整流電路，對輸入的交流 230V 進行整流，也同樣產(chǎn)生 320v的直流電壓。 開關(guān)電源設(shè)計 9 第 2 章 輸入電路 電壓倍壓整流技術(shù) 在前面已經(jīng)提到，隔離式開關(guān)電源是直接對輸入的交流電壓進行整流，而不需要低頻線性隔離變壓器。 遠程檢測：電壓檢測的一種方法。 負載調(diào)整率：輸出電壓隨負載在指定范圍內(nèi)變化的百分率。一般情況下， ESR 值越低的電容，性能越好。 在方波的上升沿和下降沿．有很多高次諧波，如果這些高次 TB 波反饋到輸入交流線，就會對其它電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。主要分為半橋式、全橋式、推挽式、單端反激式、單端正激式等等。開關(guān)電源的性能價格比達到了前所未有的水 平，使它在與線性電源的競爭中具有先導(dǎo)之勢。隔離式開關(guān)電源的核心是一種高頻電源變換電路。顯然，那種體積大而笨重的使用工頻變壓器的線性調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源已經(jīng)過時。它使交流電源高效率地產(chǎn)生一路或多路經(jīng)調(diào)整的穩(wěn)定直流電壓。這是由于開關(guān)電源能夠滿足現(xiàn)代電子設(shè)備對多種電壓和電流的需求。到 1980 年，功率在 50w 以上就具有競爭力了。隔離式高頻開關(guān)電源電路的共同特點就是具有高頻變壓器，直流穩(wěn)壓是從變壓器次級繞組約脈沖電壓整流濾波而來。 開關(guān)電源設(shè)計 7 圖 l— l 隔離式開關(guān)電源酌方框圖 開關(guān)電源所用的術(shù)語 下面列出一些 書 本所使用的開關(guān)電源術(shù)語。它對電源啟動時產(chǎn)生的尖峰電流起限制作用。通常是以mV 度量。工作用期是從零到它開關(guān)電源設(shè)計 8 的正常工作點所用的時間。 在圖 2— 1 中，兩種輸入交流電壓的轉(zhuǎn)換由開關(guān) S1 來完成，此外，本電路中的壓敏電阻 Rv 和可控硅 Vs 具有浪涌電流抑制、瞬間輸入電壓保護的功能。如果不采取任何保護措施，浪涌電流可接近幾百安培。 熱敏電阻技術(shù)：這種方法是把 NTC(負溫度系數(shù) )的熱敏電阻串聯(lián)在交流輸入端或者串聯(lián)在經(jīng)過橋式整流后的直流線上。 輸入陽間電壓保護 開關(guān)電源設(shè)計 11 在一般情況下，交流電網(wǎng)上的電壓為 115v 或 230v 左右，但有時也會有高壓的尖峰出現(xiàn)。壓敏電阻起到一個可變阻抗的作用。 典型的單端隔離反激式變換器電路結(jié)構(gòu)如圖 3— 4 所示。所謂占空比指的是晶體管導(dǎo)通的時間與晶體管的一個工作周期 (導(dǎo)通時間十截止時間 )之比。 略去推導(dǎo)過程，由輸出功率和輸入電壓表達的晶體管工作電流的公式為： 假定變換器的 效率 V 是 ，最大工作占空比入 f＝ 開關(guān)電源設(shè)計 14 . 單端反激式變換器電路中的變壓器繞組 由于在單端反激式變換器電路中，變壓器初級繞組只在 B— H 待佐曲線 [磁滯回線 )的一個方向上被驅(qū)動，因此，在設(shè)計時注意不要使其飽和，更為詳盡的分析和設(shè)計將在第五章給出。 圖 1 UC3842 內(nèi)部原理框圖 工作描述 開關(guān)電源設(shè)計 17 UC3842A， UC3843A系列是專門設(shè)汁用于出線和直流 — 直流變換器應(yīng)用的高性能、固定頻率、電流模式控制器，為設(shè)計者提供使用最少外部元件的高性能價格比的解決方案。結(jié)果顯示在圖 3和圖中。同相輸入在內(nèi)部偏置于 2． 5V而不經(jīng)管腳引出。所用的電流取樣比較器 — 脈寬調(diào)制鎖存配置確保在任何給定的振蕩器周期內(nèi)，僅有一個單脈沖出現(xiàn)在輸出端。通常正電流波形的前沿可以觀察到一個窄尖脈沖，當(dāng)輸出負載較輕時，它可能會引起電源不穩(wěn)定。大滯后和小啟動電流使開關(guān)電源設(shè)計 19 得 UCX842A特別適合干需要有效的自舉啟動技術(shù)的 離線變換器應(yīng)用中 (圖 3 3)。但不同的電壓反饋電路，其輸出電壓的穩(wěn)定精度是不同的。 開關(guān)電源設(shè)計 24 輔助電源輸出電壓分壓作為誤差放大器的輸入 如圖 3 所示，當(dāng)輸出電壓升高時，單端反激式變壓器 T 的輔助繞組上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓也升高，該電壓經(jīng)過 D2， D3， C15， C14， C13 和 R15 組成的整流、濾波和穩(wěn)壓網(wǎng)絡(luò)后得到一直流電壓，給 UC3842 供電。缺點是外接元器件增多，增加了布線的困難，增加了電源的成本 。 結(jié)語 在單端隔離式 PWM 型電源中，電流型脈寬調(diào)制器 UC3842 有著廣闊的應(yīng)用范圍 。高電壓脈沖期間，場效應(yīng)管導(dǎo)通，電流通過變壓器原邊，同時把能量儲存在變壓器中。 當(dāng)然，若 VCC 端電壓較小時，在 R1 上的壓降很小 ，全部供電工作都可由 R1 降壓后來完成。 上式說明，輸出電壓 UO 與 Ton 成正比，與匝比 n 及 Ton 成反比。 開關(guān)電源設(shè)計 31 過壓保護原理 當(dāng)因某種原因 使輸出電壓過高時，由反饋繞組形成的電壓也高，從而使 2 腳的電壓過高，內(nèi)部保護電路起動，使 6 腳輸出脈沖高電平時間變短，或不輸出高電平使開關(guān)管截止。 反饋繞組的設(shè)計 當(dāng) UC3842 啟動后，若反饋繞組不能提供足夠的 UF，電路就會不停地起動 ，出現(xiàn)打嗝現(xiàn)象。 因此能獲得良好的穩(wěn)定電壓輸出 ， 而且在電網(wǎng)電壓變化時，能始終保持穩(wěn)壓電路的高效率工作。電視機中開關(guān)穩(wěn)壓電源的開關(guān)效率應(yīng)與行頻同步。由于開關(guān)穩(wěn)壓電源電路與行掃描電路構(gòu)成一個整體．工開關(guān)電源設(shè)計 33 作狀態(tài)相互牽制，故檢修工作比一般電視機要困難一些。 因此，下面介紹其中的直流穩(wěn)壓電源，特別是開關(guān)電源的市場概況，產(chǎn)品傾向。增加了對外銷的供應(yīng)，估計可以達到產(chǎn)值 1000 億日元的規(guī)模。 根據(jù)這種情況，預(yù)計 1984 年的銷售額估計平均比去年的市場規(guī)模增加 30％左右，并據(jù)此確定生