【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電路；轉(zhuǎn)變時(shí)用自動(dòng)控制閉環(huán)穩(wěn)定輸出并有保護(hù)環(huán)節(jié)則就可以稱(chēng)為開(kāi)關(guān)電源。 電流模式PWM控制技術(shù)PWM 控制技術(shù)主要有電壓型和電流型兩種，電壓模式控制 PWM 是 60 年代后期開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源剛剛開(kāi)始發(fā)展而采用的第一種控制方法。該方法與一些必要的過(guò)電流保護(hù)電路相結(jié)合，至今仍然在工業(yè)界很好地被廣泛應(yīng)用。電壓模式控制只有一個(gè)電壓反饋閉環(huán)，采用脈沖寬度調(diào)制法，即將電壓誤差放大器采樣放大的變化的直流信號(hào)與恒定頻率的三角波上斜坡相比較，通過(guò)脈沖寬度調(diào)制原理，得到當(dāng)時(shí)的脈沖寬度，這是一種單環(huán)控制系統(tǒng)。它有一些明顯的缺點(diǎn)，如對(duì)輸入電壓的變化動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢、補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)復(fù)雜等一些方面較為麻煩復(fù)雜。針對(duì)上述電壓型控制的缺點(diǎn),最近十幾年發(fā)展起來(lái)了電流型控制技術(shù)，目前已得到了廣泛應(yīng)用。4 電路總體結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì) 框圖及主要工作流程 電路原理框圖 圖41原理框圖 電路原理圖 電路原理圖附錄一所示 主要工作流程輸入的市電（AC ~220V）經(jīng)過(guò) ACDC整流濾波電路，接入電源隔離變壓器，單片開(kāi)關(guān)電源芯片TNY268P，變壓器的次級(jí)輸出電壓經(jīng)過(guò)輸出整流濾波電路。DQ1為開(kāi)路保護(hù)電路。TNY268P與電源隔離變壓器以及C5構(gòu)成開(kāi)關(guān)電源電路部分，電源隔離變壓器次級(jí)輸出經(jīng)過(guò)D6整流，CL3濾波，向負(fù)載提供直流電壓。開(kāi)關(guān)恒流電源是輸出電流取樣，通過(guò)電流負(fù)反饋，穩(wěn)定輸出電流。即流經(jīng)負(fù)載的電流經(jīng)過(guò)RR6產(chǎn)生電流負(fù)反饋經(jīng)過(guò)光耦PC817調(diào)節(jié)TNY268P的功率輸出以達(dá)到恒流的目的。 部分電路及元器件說(shuō)明 整流濾波電路 整流電路電力網(wǎng)供給用戶(hù)的是交流電，而各種無(wú)線電裝置需要用直流電。整流，就是把交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^(guò)程。利用具有單向?qū)щ娞匦缘钠骷梢园逊较蚝痛笮〗蛔兊碾娏髯儞Q為直流電。橋式整流電路（如圖42）是使用最多的一種整流電路。這種電路，只要增加兩只二極管口連接成橋式結(jié)構(gòu)，便具有全波整流電路的優(yōu)點(diǎn)，而同時(shí)在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)。　　 圖42 橋式整流電路圖及其簡(jiǎn)化畫(huà)法橋式整流電路的工作原理如下：e2 為正半周時(shí)，對(duì)D1 、D3 和方向電壓，Dl，D3 導(dǎo)通；對(duì)D2 、D4 加反向電壓，D2 、D4 截止。電路中構(gòu)成e2 、Dl、Rfz 、D3 通電回路，在Rfz ，上形成上正下負(fù)的半波整洗電壓，e2 為負(fù)半周時(shí)，對(duì)D2 、D4 加正向電壓，D2 、D4 導(dǎo)通；對(duì)D1 、D3 加反向電壓，D1 、D3 截止。電路中構(gòu)成e2 、D2 Rfz 、D4 通電回路，同樣在Rfz 上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。上述工作狀態(tài)分別如圖43（a）、（b）所示。 圖43 橋式整流電路工作狀態(tài)如此重復(fù)下去，結(jié)果在Rfz ，上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級(jí)電壓的最大值，比全波整流電路小一半！ 濾波電路 圖44 LC –p 型濾波電路LC –p 型濾波電路輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)比只有LC濾波時(shí)更小，波形更加平滑；由于在輸入端接入了電容，因而較只有LC濾波時(shí)，提高了輸出電壓。 單片電源電路TNY268P是把控制IC和功率MOSFET集成在一起的功率IC，它有四個(gè)功能引腳：漏極（D）、源極（S）、旁路（BP）、使能（EN），如圖45。 圖45 TNY268PTNY268P是Tiny Switch－Ⅱ系列里的一種，是美國(guó)PowerIntegrations公司繼TinySwitch之后，最新推出的第二代增強(qiáng)型高效小功率隔離式開(kāi)關(guān)電源用集成電路。用TNY268P構(gòu)成電源系統(tǒng)時(shí)，成本比分立元件PWM和其他集成/混合式電源方案低、體積小、效率和可靠性高，特別適合于要求低成本、高效率的應(yīng)用場(chǎng)合。 TNY268P引腳功能描述 如圖46所示，TNY268P單片開(kāi)關(guān)電源采用8腳雙列直插式（DIP8）或表面粘貼式（SMD8）封裝，其各引腳功能描述如下：漏極(D)引腳，功率MOSFET的漏極輸出引腳，為啟動(dòng)和穩(wěn)態(tài)工作提供內(nèi)部工作電流；旁路（BP）引腳，該端與地（S極）；使能/欠壓(EN/UV)引腳，此引腳具有輸入使能和輸入欠壓檢測(cè)兩個(gè)功能，正常工作時(shí)，通過(guò)此引腳可控制功率MOEFET的通斷（當(dāng)該腳的電流大于240μA時(shí)將功率MOSFET關(guān)斷），此引腳還通過(guò)與輸入直流高電壓相連的外部電阻來(lái)檢測(cè)欠壓情況，若該引腳沒(méi)有與外部電阻相連，則沒(méi)有輸入欠壓功能；源極（S）引腳，控制電路的公用點(diǎn)，連接到內(nèi)部MOSFET的源極，4個(gè)源極在內(nèi)部是相連通的，它們被劃分成兩組，其中2個(gè)S端須接控制電路的公共端，另2個(gè)S（HVRTN）端則接高壓返回端，其典型應(yīng)用電路如圖46所示。圖46 典型應(yīng)用電路圖47為T(mén)NY268P的功能框圖。其內(nèi)部集成了一個(gè)耐壓為700V的功率MOSFET和一個(gè)開(kāi)/關(guān)控制器。與傳統(tǒng)的PWM控制器不同，它使用一簡(jiǎn)單的開(kāi)/關(guān)控制器來(lái)穩(wěn)定輸出電壓。振蕩器的頻率為132kHz，振蕩器中還增加了頻率抖動(dòng)電路，抖動(dòng)量為177。4kHz，該功能使EMI的均值和準(zhǔn)峰值噪聲均較低。 圖47 TNY268P功能框圖TNY268P通常是工作在極限電流的模式下。啟動(dòng)時(shí)，它在每個(gè)時(shí)鐘周期的起始對(duì)EN/UV引腳信號(hào)取樣，然后根據(jù)取樣結(jié)果決定是否跳過(guò)周期或跳過(guò)多少個(gè)周期，同時(shí)確定適當(dāng)?shù)臉O限電流閾值。當(dāng)漏極電流ID逐漸升高并達(dá)到ILIMIT值或占空比達(dá)到最大值Dmaxx時(shí)，使功率MOSFET關(guān)斷。滿(mǎn)載時(shí)TNY268P在大部分周期內(nèi)導(dǎo)通，中等負(fù)載時(shí)則要跳過(guò)一部分周期并開(kāi)始降低ILIMIT值，以維持輸出電壓穩(wěn)定，輕載或空載時(shí)，則幾乎要跳過(guò)所有周期并且進(jìn)一步降低ILIMIT值，使功率MOSFET僅在很短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通，以維持電源正常工作所必需的能量。這本質(zhì)上是引入了PWM調(diào)制的原理。另外，在輕負(fù)載狀態(tài)下，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率有可能進(jìn)入音頻范圍內(nèi)時(shí)，流限狀態(tài)調(diào)節(jié)器以非連續(xù)方式降低流限，較低的流限值使得開(kāi)關(guān)頻率保持在音頻以上，降低了變壓器的磁通密度從而減輕了音頻噪聲。EN/，流經(jīng)該電路的電流被限制在240μA，當(dāng)流出此引腳的電流超過(guò)240μA時(shí)，使能電路的輸出端會(huì)產(chǎn)生邏輯低（禁止）。連接在直流電源和EN/UV引腳間的外接電阻可用于監(jiān)測(cè)直流輸入電壓，當(dāng)電壓低于設(shè)定值時(shí)，強(qiáng)迫功率MOSFET關(guān)斷，起到保護(hù)作用；當(dāng)輸出MOSFET關(guān)斷時(shí)，當(dāng)MOSFET導(dǎo)通時(shí)，TNY268P消耗存儲(chǔ)在旁路電容中的能量；另外，當(dāng)電流經(jīng)外部電阻注入旁路引腳時(shí)，這樣能方便地通過(guò)偏置繞組對(duì)TNY268P外部供電，將空載功耗降至約50mW。當(dāng)發(fā)生輸出過(guò)載，輸出短路或開(kāi)環(huán)故障時(shí)，TNY268P能自動(dòng)重啟動(dòng)，直至排除故障后轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)；極限電流檢測(cè)電路用來(lái)檢測(cè)功率MOSFET的漏極電流是否達(dá)到極限值，在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)當(dāng)電流達(dá)到極限電流ILIMIT時(shí)功率MOSFET就在此周期的剩余時(shí)間內(nèi)關(guān)斷；，由于電容小，充電時(shí)間極短，因此上電過(guò)程迅速且電源輸出無(wú)過(guò)沖。當(dāng)EN/UV引腳和直流輸入的正極間接了外部電阻（2MΩ）時(shí)，上電期間功率MOSFET的開(kāi)關(guān)將被延遲到直流電壓超過(guò)門(mén)限值（100V）以后。斷電時(shí)，如果使用了外接電阻，功率MOSFET在輸出失調(diào)后仍將繼續(xù)開(kāi)關(guān)50ms，該特性在用做待機(jī)電源時(shí)使待機(jī)電源具有緩慢關(guān)斷的特性。 變壓器在進(jìn)行此電源設(shè)計(jì)過(guò)程中最重要的是準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)變壓器，在獲得最大輸出功率的同時(shí)，使TNY268P溫升最小、EMI最小。變壓器設(shè)計(jì)包括合理的選擇磁芯、滑架。計(jì)算初次級(jí)匝數(shù)、線徑，考慮繞組等。