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开关电源电路图及原理设计 第4页

更新时间:2010-2-16:  来源:毕业论文
开关电源电路图及原理设计 第4页
对线圈进行静电屏蔽。为了防止变压器磁通泄漏,还应在外围用铜箔带卷好来进行电磁场屏蔽。
a.结构上的措施
    屏蔽是解决电磁兼容问题的重要且有效的手段之一。目的是切断电磁波的传播途径。大部分电磁兼容问题都可以通过电磁屏蔽来解决,用电磁屏蔽的方法解决电磁干扰问题不会影响电路的正常工作。
对于开关电源来说,主要是做好机壳屏蔽、高频变压器屏蔽、开关管和整流二极管的屏蔽。
1.4输入欠电压保护电路的设计    
1.由光耦合器构成的输入欠电压保护电路
    利用光耦合器构成的输入欠电压保护电路如图2-7所示。当直流输入电压U1低于下限值时,经R1.R2分压后,使VT的基极电位Ub<4.7V,于是VT和VD4均导通,控制端电压Uc也就低于4.7V,立即将TOPSwitch关断。不难看出。
 
图2-7 由光耦构成的输入欠电压保护电路
UB=U1R2/R1+R2                             (2-3)
从中解出             R2=UB/U1-UB                               (2-4)

设欠电压时U1=100V,取R1=1M,要求Ub=4.4V,代入式(2-4)中计算出R2=46.4K。为降低保护电路的功耗,应将反馈电压Ufb设计为12V。PNP型硅晶体管2N2907A亦可用JE9015代替。
    若交流电压u突然发生变化掉电,U1就随C1的放电而衰减,使Uo降低。一旦Uo降低到自动稳压范围之外,C4开始放电,同样可将TOPSwitch关断。
    2.由反馈绕组构成的输入欠电压保护电路
    电路如图2-8所示。当U1欠电压时,晶体管VT导通,Uc为低电平而将TOPSwitch关断。当U1又恢复正常时,VD4和VT均截止,TOPSwitch转入正常工作。该电路还能防止TOPSwitch的误启动。VD4能限制VT的反向发射结电压不至于过高。同样,当交流电源突然掉电时,该电路也能起到保护作用。
                                    图2-8 由反馈绕组构成的输入欠电压保护电路
1.5软启动电路的设计
    1.光耦反馈式软启动电路
    增加软启动电容Css可消除上电瞬间对电路造成的冲击,使输出电平平滑的升高。两种光耦反馈式软启动单元电路分别如图 2-9a b所示.图2-9a是配给稳压管的光耦反馈电路增加软启动电路。图2-9b是给精密光耦反馈电路增加软启动电容。Css可限制光耦中发光二极管导通时的尖峰电流,进而限制了占空比。正常工作时Css起不到作用,断电后Css经R2放电。软启动电容可采用4.7-47uF的电解电容器。
          
                           图2-9 两种光耦反馈式软启动电路
                                 a 普通光耦反馈电路    b精密光耦反馈电路

 2.基本反馈式软启动电路
    利用软启动电容可消除基本反馈式单片开关电源中的开启尖峰电压,单元电路如图2-10所示。当TOPSwitch瞬间导通时,软启动电容Css可增大控制端电流Ic,从而限制了占空比,使输出电压趋于稳定。关闭电源时Css就通过电阻Rd放电。
                             图2-10 基本反馈式软启动电路
三 集成开关稳压电源的测试技术
1.1功率测试技术
为计算机与分析单片开关电源的效率,必须准确测量各种功率参数,包括交流输入功率、各元器件上的功率损耗、总功耗。测量这些功率参数的方法主要有以下3种:用功率表直接测量功率法、通过测量电压和电流来计算功率法、直流热等值法.  
图2-11 利用功率表测量输入功率                              图2-12 单片开关电源的测试电路
a 错误接法  b 正确接法
1.2主要参数测试
  1.测量输出电压的准确度
给单片开关电源加上标称输入电压和额定负载,用直流电压表测出实际输出电压Uo’.再与标称输出电压Uo进行比较,按下式计算出电压的准确度:
              Rv=Uo’-Uo/Uo*100%                             2-6
2.测量电压调整率
   给单片开关电源加上额定负载,首先测出在标称输入电压时的输出电压值U′o,然后连续调节交流输入电压u,使之从规定的最小值(umin)一直变化到最大值 (umax),记下输出电压与标称值的最大偏差△U’o,最后代入下式计算:
Sv=△U’o/ U’o*100%                            2-7
3.测量负载调整率
   将u调至标称值,分别测出满载与空载下的输出电压U1.U2,再代入下式计算:
             Si=U2-U1/U1*100%                               2-8
4.测量输出纹波
单片开关电源的输出纹波电压通常用峰-峰值或最大值来表示,而不采用有效值.这是因为它属于高频窄脉冲,当峰-峰值较高时(如60毫伏),而有效值仅为几毫伏,所以峰-峰值更具有代表性.测量包含高频分量的纹波电压时,可用20MHZ以上宽待的示波器来观察峰-峰值.为避免从示波器探头的地线夹上引入开关电源发出的辐射噪声,建议用屏蔽线或双绞线作中间连线,使示波器尽量远离开关电源.
1.3高频变压器的电气性能测试
1.耐压性能测试
 在高频变压器的一次绕组两端,反馈绕组与二次绕组之间,分别加上3000伏.50赫兹的高压,持续为一分钟,不得发生击穿现象.
2.测量一次侧电感量Lp
 将二次绕组和反馈绕组开路,用数字电感表测量一次绕组两端的电感量Lp,允许有10%的误差.适当增加一次侧电感量,能够提高开关电源的效率.
3.测量一次侧泄漏电感量Lpo
  将二次绕组短路,测量一次绕组的漏感量Lpo,应小于几十uH.
4.测量印制板上的二次侧泄漏电感量和一次侧总漏感
   印制板上的二次侧泄漏电感Lso,亦称二次侧跟踪电感,其电感量为20~40nH,尽管Lso值很小,但它按匝数比的二次方(n²)关系反射到一次侧电路,使一次侧的总漏感增加到      
              Lpso=Lpo+n²Lso                                 2-9
要测量开关电源的一次侧总漏感Lpso,必须把高频变压器焊在印制板上,进行在线测量,此时不能直接把二次绕组短路,而是首先要用两根粗导线分别将输出整流管(VD2)和输出滤波电容(C2)短路,然后去测量一次绕组两端的漏电感,这才是总的在线等效漏电感Lpso.下面通过一个例子来说明计算Lpso的方法.
 利用TOP245设计一个交流85~265V宽范围输入,输出为5V,45W的开关电源,已知一次绕组,二次绕组的匝数比n=25.单独测量高频变压器的Lpo=17uH.在印制板上焊接高频变压器并且短路(VD2)和(C2)之后,测得Lpso=36.7uH.根据式2-9可得                          
 Lso=Lpso-Lpo/ n²                              2-10将数据代入(2-10)计算出Lso=31.5nH.

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