您好:您这个开关电源工作源理是,整流滤波后的+300Ⅴ电压,给开关变压器的初级绕组,通过初级绕组线圈给电源稳压振荡芯片内部的开关管供电,然后在通过开关变压器的反馈绕组,向开关电源芯片提供一个反馈信号,加到该芯片的反馈端,这样在经过芯片内部放大,产生振荡,使整个开关电源开始工作,这样该电路的输出端通过开关变压器次级端得到相应的输出电压。
我要找交流220伏输入输出直流24伏2A开关电源电路图和讲解分折故障文章?
这是一本专门讲解开关电源原理与维修的图书,采用新颖的讲解形式,深入浅出地介绍了各种开关电源的组成、原理与维修技巧,归纳总结了用示波器维修开关电源以及用电源模块维修开关电源的方法与技巧,并给出了大量极具参考价值的维修实例,可供日常维修时参考和查阅。

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led开关电源与传统的开关电源的不同处
UC3842 采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式,共有8 个引脚,各脚功能如下:
① 脚是误差放大器的输出端,外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和频率特性;
② 脚是反馈电压输入端,此脚电压与误差放大器同相端的25V 基准电压进行比较,产生误差电压,从而控制脉冲宽度;
③ 脚为电流检测输入端, 当检测电压超过1V时缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态;
④ 脚为定时端,内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定,f=172/(RT×CT);
⑤ 脚为公共地端;
⑥ 脚为推挽输出端,内部为图腾柱式,上升、下降时间仅为50ns 驱动能力为±1A ;
⑦ 脚是直流电源供电端,具有欠、过压锁定功能,芯片功耗为15mW;
⑧ 脚为5V 基准电压输出端,有50mA 的负载能力。
UC3842工作原理:
该电路的电源部分使用单端式脉宽调制型开关电源,脉宽调制IC使用的是UC3842
UC3842
是一种电流型脉宽控制器,它可以直接驱动MOS管、IGBT等,适合于制作单端电路。220V整流滤波后的约300V直流电压经电阻R1降压后加到
UC3842的供电端(7端),为UC3842提供启动电压,UC3842内部设有欠压锁定电路,其开启和关闭阈值分别为16V和10V。在开启之前,UC3842消耗的电流在1mA
以内。启动正常工作后,它的消耗电流约为15mA
。反馈绕组为其提供维持正常工作电压。由于漏感等原因,开关电源在每个开关周期有很大的开关尖峰,即使在占空比很小时,辅助电压也不能降到足够低,所以辅助电源的整流二极管上串一个电阻(R3)
,它和C9形成RC滤波,滤掉开通瞬间的尖峰。接在4脚的R5、C6决定了开关电源的工作频率。计算公式为:Fosc(kHz)=172/(RT(k)×CT(uf)),此电路的工作频率为40KHz。过载和短路保护,通过在开关管的源极串一个电阻
(R12),把电流信号经R10、R11送到3842的第3脚来实现保护。当电源过载时,3842保护动作,使占空比减小,输出电压降低,3842的供电电压也跟着降低,当低到3842不能工作时,整个电路关闭,然后靠R1开始下
一次启动过程。在这种保护状态下,电源只工作几个开关周期,然后进入很长时间(约500ms)的启动过程,平均功率很低,即使长时间输出短路也不会导致电源的损坏。
稳压过程:
UC3842的2脚是电压检测端。输出电压经R18、R19、W1分压为U4(TL431)参考端(1脚)提供参考电压。TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。内部含有一个25V的基准电压,所以当在参考端引入输出反时,器件可以通过从阴极(3脚)到阳极(2脚)很宽范围的分流,控制输出电压。若输出电压增大,反馈量增大,TL431的分流也就增加。线性光耦(U2)的发光二极管亮度增加,输出电阻减小。UC3842的2脚电压升高,驱动脉宽减小。最终使电压稳定下来。
充电过程:当BATT+、BATT-接上畜电池时,畜电池正端经R13、D10使K1
吸合。充电回路闭合,畜电池开始充电。当畜电池接反时,由于D10反向截止,K1不会吸合,充电回路处于断开状态。不会烧坏R14、D7、D8、C11等元件。刚充电时,畜电池电压很低,充电电流会很大。R14两端的压降大于U3A的2脚R23、R24的分压电压,U3A输出高电平,D13(红色,充电指示灯)亮。当充电电流达到18A时,R14两端的压降等于U5A的3脚R30、R31的分压电压,U5A开始起控。只要输出电流有一点增加,U5A的1脚随即输出低电平,U2的1、2脚电流增加,4、5脚电阻减小,U1的2脚电压升高,输出电压下降,最终使电流恒定在18A。
随着充电时间的增加,畜电池的电压也渐渐上升,当充电电压达到最高充电电压(44V)时。U4的参考端电压将达到25V,U4开始起控,使电压稳定下来。调节W1可以微调电压值。此时电流不再恒定,而是渐渐减小。U5A也不再起控,一直处于高电平输出状态,由于D17的反向截止,不会影响输出电压。当充电电流小于04A时,R14两端的压降小于U3A的2脚R23、R24的分压电压,U3A输出低电平,D13灭。此时U3B的5脚电压高于6脚电压,7脚输出高电平,D14(绿色,电源/浮充指示灯)亮,表示已充满,进入浮充状态。同时经R27限流,D15稳压,通过R28、D9、W2使U4的参考端电压增加,从而使最大充电电压降为浮充电压。调节W2可微调浮充电压
uc3842各脚电压
UC3842芯片作为小功率开关电源的PWM脉宽调制芯片,在进行开关电源维修过程中,经常会遇到由于故障引起的uc3842/uc3844不能正常工作,现将电源不能起振或轻微起振(测量输出端电压低),但没有正常工作(表现为8Pin无5V)可能的原因作如下总结:
1、首先检查7Pin所连接的电解电容(或者反馈线圈所连接的电解电容),查看其容量是否符合要求,如该电容容量明显减小,更换后应该不起振的故障就能恢复;如该电容正常,进行下一步检查。
2、在电路板上单独给uc3842/uc3844的7Pin加16V电压,测量其8Pin是否有5V,如果测量8Pin有5V电压存在,则说明此芯片没有问题;如没有5V电压,须将uc3842/uc3844拆下来单独加电16V至7Pin,测量8Pin是否有5V,如果仍然没有5V,则可证明芯片已经损坏;如果测量8Pin有5V存在,则应该是与8Pin相连接的外围元器件与地之间有短路存在。
此步骤主要是检测c3842/uc3844芯片本身是否损坏,如果芯片没有损坏,基本可以排除故障出在初级部分,可以进行下一步检查。(附:检测uc3842/uc3844芯片损坏与否的另一种方法为:在检测完芯片外围元器件(或更换完外围损坏的元器件)后,先不装电源开关管,加输入电测uc3842/uc3844的7Pin电压,若电压在10—17V间波动,其余各脚分别也有电压波动,则说明电路已起振,uc3842基本正常,若7脚电压低,其余管脚
无电压或电压不波动,则uc3842/uc3844已损坏。)
3、检查次级侧,推测应该是次级由于输出过载或短路,导致电流增大,进而反映到初级侧使uc3842/uc3844芯片的3Pin实现保护,这就需要对次级侧实现过流保护功能的电子元器件进行逐一测量,直至查出故障。现将uc3842/uc3844芯片正常工作时主要引脚电压列于下面:
1Pin:15V
2Pin:25V
3Pin:0005V
6Pin:105V
7Pin:141V
8Pin:5V
昨天一同行送来一西门子75KW的驱动板电源,主诉为电源有尖叫声,开关管发烫,而次极电压“正常”。电路板几乎已被同行“通扫”。我接手后初步检测整个电路无大问题,通电后果然听到有尖叫声,不到1分钟开关管散热片就已烫手。开关电源有尖叫声一般为两种情况:一是开关频率低,二是次极有短路。再次通电测量UC3844“VCC”“Vref”等电压正常,断电后手摸变压器无任何温升!因变压器无发热现象,排除次极短路情况。而开关频率低的话一般不会引起开关管发热如此之快甚至根本不过热。那么必定是开关管及其外围驱动电路异常引起开关管的损耗增大。换开关管试机,情况依旧。
当测量UC3844驱动脚到开关管G极电路时发现22Ω电阻变值。换一新的贴片电阻试机,开关电源工作正常。回过头来再测量原来的电阻发现阻值已变大为845KΩ。当它变值后和开关管G-S极27KΩ的电阻“分压”导致开关管实际驱动电压幅度下降,驱动波形前后沿变形,而这是场效应管所不能容忍的,故而发现强烈的尖叫声。该电源板从接手到排除故障费时不过十来分钟,细心的你可知我在其中一共使用了“几板斧”
开关电源3842检修流程
使用3842的开关电源外围大同小异,检修方法基本一样,以下流程检修的前
提:
开关管无短路,开关管对地限流保护电阻无开路,在通电时开关管不会马上击穿,切记:先测3842(7)脚的15V供电是否正常:没有电压,就检查启动电阻,或启动电路(部分机型7脚供电使用单独的一个二极管整流),或7
脚对地稳压管短路;有电压但是高,换(7)脚对地滤波电容,100UF/50V;有电压但是电压低且波动,3842的调整电路故障。
7脚电压正常;关机测300V电压消失速度:能很快消失,那电源起振,检查(3)脚对地1K电阻和对地稳压管电压不消失,故障点为3842未起振,检查
3842(1)(2)脚外围电阻、电位器和更换3842自身。3、7脚电压低且波动:重点检查FBT同步反馈电路的二极管;有光耦的机型检查后级光耦输入端,重点检查IC(LM431)周边。
3842的引脚介绍及好坏判断
(1)脚误差信号放大输出
(2)脚反馈输入
(3)脚开关管过流检测
(4)脚震荡电路时间常数
(5)脚地
(6)脚开关管驱动脉冲输出
(7)脚电源
(8)脚5V基准电压好坏的简单判断用47型万用表Rx1挡,UC3842好坏的判断方法
启动电路故障最常见的是启动电阻开路性损坏或者VC3842B的7脚外部的稳压二极管ZD601,滤波电容C626击穿短路,而导致整机不能启动,此时检测UC3842B的7脚是否为10V-17V,即可判断故障位置。另外UC3842B的
7脚外部滤波电容C626,若出现容量减少或者漏电程度增大的现象时,也会引起输出电压高,启动难,不启动等一系列故障。当开关管及UC3842B都是炸裂时,最好在更换损坏的元器件之后,再枪柄开关管G极(栅极)所接的限流电阻R609是否损坏,若这个电阻烧毁或者阻值增大的话,就会引起开关管的激励不足,从而出现更换新的电源开关管后,管子会发烫或者经常烧毁的故障。在有些机型中,电源开关管的G极对地之间还有一个保护的稳压二极管,更换电源开关管时,最好连该稳压二极管一并更换。
通过检测UC3842B的7脚电压,可以得到故障的大致位置,若7脚的电压低于
14V且跳动,则故障主要由下列原因引起:
负载短路:电源开关管G(栅极)对地的稳压二级管(18V)击穿,开关管S极(源极)对地的电流检测电阻阻值变大。
若7脚的电压在16V时跌落,然后又升到16V,如此物质循环,则应着重检查开关变压器(T601)的8脚输出的电压,以及二极管D608到UC3842B的7脚之间的供电电路。
对于开机即烧开关管的机,维修时先不上开关管。通过测量UC3842B的各脚电压来确定它的工作状态是否正常,正常的工作电压大致如下:
脚号 不上开关管的正常电压
1 06-2V
2 2V左右
3 0-05V
4 1V
5 0V
6 05-2V
7 14V左右跳动
8 5V左右
在更换完外围损坏的元器件后,先不装开关管,加电测uc3842的7脚电压,若电压在10-17V间波动,其余各脚也分别有波动的电压,则说明电路已起振,
uc3842基本正常;若7脚电压低,其余管脚无电压或不波动,则uc3842已损坏。在uc3842的7、5脚间外加+17V左右的直流电压,若测8脚有+5V电压,1、2、4、6脚也有不同的电压,则uc3842基本正常,工作电流小,自身不易损坏。它损坏的最常见原因是电源开关管短路后,高电压从G极加到其6脚而致使其烧毁.而有些机型中省去了G极接地的保护二极管,则电源开关管损坏时,uc3842和G极外接的限流电阻必坏.此时直接更换即可。
需要注意的是,电源开关管源极(S极)通常接1个小阻值大功率的电阻,作为过流保护检测电阻.此电阻的阻值一般在02-06之间,大于此值会出现带不起负载的现象(就是次极电压偏低)。由于uc3842(KA3842)的工作电压和输出功率均与UC3843(KA3843)相差甚远,3842系列和3843系列在启动电压和关闭电压方面也存在着较大的区别。前者的启动电压为16V,关闭电压为10V;后者的启动电压为85V,关闭电压为76V。这两个系列的IC不能直接代换。如确有必要用后者代换前者时,要对电路加以改造方可。因此,这一点在维修工作中必须要注意。
UC3842BD1R2GONSOIC-8窄体是安森美半导体(ONSEMICONDUCTOR)原产高性能电流模式控制器,交流-直流(AC-DC)控制器和稳压器/离线控制器,UC3842BD1R2G是高性能固定频率电流模式控制器,专为离线和直流至直流变换器应用而设计,为设计人员提供只需最少外部元件就能获得成本效益高的解决方案,这些集成电路具有可微调的振荡器,能进行精确的占空比控制,
温度补偿的参考,高增益误差放大器,电流取样比较器和大电流图腾柱式输出,是驱动功率MOSFET的理想器件。其它的保护特性包括输入和参考欠压锁定,各有滞后,逐周电流限制,可编程输出静区时间和单个脉冲测量锁存。这些器件可提供8脚塑料表面贴装封装(SOIC8),UC3842BD1R2G有16V(通)和10V(断)低压锁定门限,十分适合于离线变换器,特性:微调的振荡器放电电流,可精确控制占空比,电流模式工作到500千赫,自动前馈补偿,锁存脉宽调制,可逐周限流,内部微调的参考电压,带欠压锁定,大电流图腾柱输出,欠压锁定,带滞后,低启动和工作电流,无铅封装。工作描述:震荡器:振荡器频率由定时元件RT和CT选择值决定,电容CT由50V的参考电压通过电阻R1充电,充至约28V再由一个内部的电流宿放电至12V,在C
T放电期间,振荡器产生一个内部消隐脉冲保持"或非"门的中间输入为高电平,这导致输出为低状态,从而产生了一个数量可控的输出静区时间。图1显示R1与振荡器频率关系曲线,图2显示输出静区时间与频率关系曲线,它们都是在给定的C1值时得到的,注意尽管许多的R1和C1值都可以产生相同的振荡器频率,但只有一种组合可以得到在给定频率下的特定输出静区时间,振荡器门限是温度补偿的,放电电流在25摄氏度时被微调并确保在正负10%之内。这些内部电路的优点使振荡器频率及最大输出占空比的变化最小,结果显示在很多噪声敏感应用中,可能希望将变换器频率锁定至外部系统系统时钟上,这可以通过将时钟信号加到电路来完成。为了可靠的锁定,振荡器自振频率应设为比时钟频率低10%左右。通过修整时钟波形,可以实现准确输出占空
比箝位。误差放大器:提供一个有可访问反向输入和输出的全补偿误差放大器,此放大器具有90DB的典型直流电压增益和具有57度相位余量的10MHZ
的增益为1带宽,同相输入在内部偏置于25V而不经管脚引出,典型情况下变换器输出电压通过一个电阻分压器分压,并由反向输入监视,最大输入偏置电流为20UA,它将引起输出电压误差,后者等于输入偏置电流和等效输入分压器源电阻的乘积,误差放大器输出用于外部回路补偿,输出电压因两个二极管压降而失调并在连接至电流取样比较器的反相输入之前被三分,这将在管脚1处于最低状态时保证在输入不出现驱动脉冲,这发生在电源正在工作并且负载被取消时,或者在软启动过程的开始最小误差放大器反馈电阻受限于放大器的拉电流(05MA和到达比较器的19V箝位电平所需的输出电压)。电流取样比较器和脉宽调制锁存器:UC3842B作为电流模式控制器工作,输出开关导通由振荡器开始,当峰值电感电流到达误差放大器输出/补偿建立的门限电平时中止,这样在逐周基础上误差信号控制峰值电感电流,所用的电流取样比较器-脉宽调制锁存配置确保在任何给定的振荡器周期内,仅有一个单脉冲出现在输出端,电感电流通过插入一个与输出开关Q1的源极串联的以地为参考的取样电阻RS转换成电压,此电压由电流取样输入监视并与来自误差放大器的输出电平相比较,在正常的工作条件下,峰值电感电流由管脚上的电压控制,当电源输出过载或者如果输出电压取样丢失时,异常的工作条件将出现,在这些条件下,电流取样比较器门限将被内部箝位至10V,当设计一个大功率开关稳压器时,为了保持RS的功耗在一个合理的水平上希望降低内部箝位电压,调节此电压的简单方法是使用两个外部二极管来补偿内部二极管,以便在温度范围内有固定箝位电压,如果箝位电压降低过多将导致由于噪声拾取而产生的不误操作,通常在电流波形的前沿可以观察到一个窄尖脉冲,当输出负载较轻时,它可能会引起电源不稳定,这个尖脉冲的产生是由于电源变压器匝间电容和输出整流管恢复时间造成的,在电流取样输入端增加一个RC滤波器,使它的时间常数接近尖脉冲的持续时间,通常会消除不稳定性。
管脚功能说明:
1 补偿:该管脚为误差放大器输入并可用于环路补偿。2 电压反馈:该管脚是误差放大器的反相输入,通常通过一个电阻分压器连至开关电源输出。3 电流取样:一个正比于电感器电流的电压接至此输入,脉宽调制器使用此信息中止输出开关的导通。4、RT/CT:通过将电阻RT连接至VREF以及电容CT连接至地,使振荡器频率和最大输出占空比可调,工作频率可达500KHZ。5 地:该管脚是控制电路和电源的公共地。6 输出:该输出直接驱动功率MOSFET的栅极,高达10A的峰值电流经此管脚拉和灌。7 VCC:该管脚是控制集成电路的正电源。8 VREF:该管脚为参考输出,这通过电阻RT向电容CT提供充电电流。工作结温:+150摄氏度,工作温度:0--+70摄氏度,贮存温度:-65--+150摄氏度。
①脚:误差放大器输出端。在①脚与误差放大器反相输入端②脚之间加入Rc
反馈网络,形成闭环控制幅频响应和相频响应。开关电源也有利用此端进行输出稳压调控。
②脚:误差放大器反相输入端。将开关电源输出电压直接或间接取样后加至此端,与内部误差放大器同相端25V基准电压比较,输出误差信号改变PWM(
脉宽调制)锁存器的工作状态,从而控制调制脉冲宽度,调整输出电压的大小。

③脚:电流检测比较器同相输入端。被检测的开关管峰值电流经取样电阻转换成电压,当输入电压达到1V时,电流检测比较器输出过流控制信号,使
PWM锁存器置位,封锁⑥脚调制脉冲输出,实现过流保护。
④脚:RC振荡端。内接振荡器,外接Rc定时元件,振荡器与RC定时元件产生的振荡频率,作为开关电源在行扫描电路没有启动前电源开关管的工作频率。行扫描电路启动后,行逆程脉冲输入到④脚,使开关管的工作频率被行频锁定。
⑤脚:接地端。
⑥脚:调制脉冲输出端。可直接驱动场效应管,驱动电流平均值为±200mA,最大峰值电流可达到±1A。
⑦脚:电源输入端。启动电压不能低于16v,启动后若供给电压低于10V,自动关闭⑥脚调制脉冲输出,实现欠压保护。电源输入端内部接有36V稳压管
,防止电源启动瞬间输入电压过高损坏芯片。
⑧脚:5V基准电压输出端。
有谁能给我详细讲解一下开关电源的VDS波形,我这有个6V500mA的波形,不知道是否正常,用ATS1636蕊片做的。
led照明现在是成为了市场上炙手可热的产品了,随着人们生活节奏的变快,很多的东西在不断的被淘汰,现在全球资源紧张,只照明用电就占全球总用电量的百分之二十一。所以LED开关电源就出现了,那么LED开关电源与传统的开关电源的不同处那么下面大家就跟着小编,我们一起来探讨一下吧。
LED灯照明的出现
在现在发展速度如此快的情况下,我们应该怎么将照明用电量达到最低呢或者说怎么样才能延长照明系统的寿命呢经过专业调查发现,LED灯照明的出现可以一步一步取代荧光灯、白炽灯以及节能灯。不管是性能还是功效上都可以成为市场上的头把交椅。
LED开关电源与传统的开关电源的不同处
上边介绍了LED灯照明的出现。那么LED灯照明的时候必须使用LED开关电源。那么到底LED开关电源与传统的开关电源的不同处在哪里呢那么下面就和小编一起,我们来研究一下吧。首先呢,LED开关电源是恒流源,但是传统的一般的开关电源都是恒压源。而且LED开关电源最重要的是体积非常小,这是传统开关电源所做不到的。LED开关电源的优点是:第一必须是横流。第二点LED开关电源所散发的温度以及热度非常的小,寿命是非常长的。第三点可以防止老化,更不用担心有静电。这些都是传统的一般的开关电源所做不到的。最重要的一点是污染,传统的一般的开关电源以及低品质的LED开关电源的污染非常的严重。这些都是LED开关电源与传统的一般的开关电源的不同处,消费者可以比较一下,再根据自己的实际情况做出相应的判断。
LED开关电源选购技巧
上边介绍了LED开关电源与传统的普通开关电源的区别,但是不代表传统的就一定是不好的,最主要还是要看自己的家庭适用于哪种。但是不管是购买哪一种,提醒大家一定要购买大厂家生产的,不要盲目的去贪图眼前的小便宜,会吃大亏的。
以上就是对led开关电源与传统的开关电源的不同处的讲解,你们明白了吗现在社会发展越来越快l了,很多东西都在不断的更新,改革,但是照明方面日后LED的技术一定会得到更上一步的成熟,LED灯一定会照亮整个地球的。
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可调开关电源原理 一种大功率可调开关电源的设计方案
这是一个单端反激电源的电源管波形。负脉冲为开关管导通时的VDS,此时变压器储能,初级电压为电源电压。
负脉冲结束后,变压器向次级释放所储存的能量。那段振铃及平台进10uS的正脉冲是次级向初级的反射电压,正脉冲结束是,能量释放完毕。
平台结束后的那段正玄波就是漏感以及其他杂散电容形成的振铃波形,没有实际意义。
波形算漂亮的,尖峰不大,振铃可接受。
一种大功率可调开关电源的设计方案[图] ( 2012/3/29 13:21 )
1引言
开关电源作为线性稳压电源的一种替代物出现,其应用与实现日益成熟。而集成化技术使电子设备向小型化、智能化方向发展,新型电子设备要求开关电源有更小的体积和更低的噪声干扰,以便实现集成一体化。对中小功率开关电源来说是实现单片集成化,但在大功率应用领域,因其功率损耗过大,很难做成单片集成,不得不根据其拓扑结构在保证电源各项参数的同时尽量缩小系统体积。
2典型开关电源设计
开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM,Pulse Width Modulation)控制IC(Integrated Circuit)和功率器件(功率MOSFET 或IGBT)构成,且符合三个条件:开关(器件工作在开关非线性状态)、高频(器件工作在高频非接近上频的低频)和直流(电源输出是直流而不是交流)。
21 控制IC
以MC33060 为例介绍控制IC。
MC33060 是由安森美(ON Semi)半导体公司生产的一种性能优良的电压驱动型脉宽调制器件,采用固定频率的单端输出,能工作在-40℃至85℃。其内部结构如图1 所示[1],主要特征如下:
1) 集成了全部的脉宽调制电路;
2) 内置线性锯齿波振荡器,外置元件仅一个电阻一个电容;
3) 内置误差放大器;
4) 内置 5V 参考电压,15%的精度;
5) 可调整死区控制;
6) 内置晶体管提供200mA 的驱动能力;
7) 欠压锁定保护;
图1 MC33060 内部结构图
其工作原理简述:MC33060 是一个固定频率的脉冲宽度调制电路,内置线性锯齿波振荡器,振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节,其振荡频率如(2-1)式:
输出脉冲的宽度是通过电容CT 上的正极性锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较来实现。功率管Q1 的输出受控于或非门,即只有在锯齿波电压大于控制信号期间输出才有效。
当控制信号增大时,输出脉冲的宽度将减小,具体时序参见如下图2
图 2 MC33060 时序图
控制信号由集成电路外部输入,一路送至死区时间比较器,一路送往误差放大器的输入端。死区时间比较器具有120mV 的输入补偿电压,它限制了最小输出死区时间约等于锯齿波周期的4%,即输出驱动的最大占空比为96%当把死区时间控制输入端接上固定的电压(范围在0-33V)即能在输出脉冲上产生附加的死区时间。脉冲宽度调制比较器为误差放大器调节输出脉宽提供了一个手段:当反馈电压从05V 变化到35V 时,输出的脉冲宽度从被死区确定的最大导通百分比时间下降到零。两个误差放大器具有从-03V 到(Vcc-20)的共模输入范围,这可从电源的输出电压和电流察觉得到。误差放大器的输出端常处于高电平,它与脉冲宽度调制器的反相输入端进行"或"运算,正是这种电路结构,放
大器只需最小的输出即可支配控制回路。
22 DC/DC 电源拓扑
DC/DC 电源拓扑一般分为三类:降压、升压和升降压。此处以降压拓扑介绍,简化效果图如下图3 所示。输出与输入同极性,输入电流脉动大,输出电流脉动小,结构简单。
图 3 Bulk 降压斩波电路
在开关管导通时间ton,输入电源给负载和电感供电;开关管断开期间toff,电感中存储的能量通过二极管组成续流回路,保证输出的连续。负载电压满足如下关系式(2-2):
23 典型电路与参数设计
典型电路如下图4 所示。
图 4 MC33060 的降压斩波电路
MC33060 作为主控芯片控制开关管的导通与截止,由其内部结构功能可知,在MC33060内部有一个+5V 参考电压,通常用作两路比较器的反相参考电压,设计中1 脚和2 脚的比较器用来作为输出电压反馈,13 脚和14 脚的比较器用来检测开关管的电流是否过流。电路中2 脚通过一个反相电路接参考电压,降压输出反馈经一同相电路接MC33060 的1 脚。当电路处于工作状态时,1 脚和2 脚电压就会相互比较,根据两者的差值来调整输出波形脉宽,达到控制和稳定输出的目的。
电路中过流保护采用01 欧姆额定功率为1W 的功率电阻作为采样电阻,在电流过流点,采样电阻上的电压为01V14 脚用作采样点,因此13 脚的参考电压由Vref 分压设定为015V,相比01V 留有一定余地。当采样电压高于设定值时,MC33060 将自动保护,关闭PWM 输出。保护点还和3 脚的控制信号有关,根据对该脚的功能分析,选择积分反馈电路,使得降压电路在空载或满载时,Comp 脚的电压始终在正常范围(05V-35V)之内。
输出 PWM 波形的频率由管脚5 的电容和管脚6 的电阻值来确定,降压电路采用25KHz的波形频率,选择CT 值为1nF 电容,RT 为47K 的普通电阻达到设计要求。
3本系统设计
本设计采用的是DC(Direct Current)/DC 转换电路中的降压型拓扑结构。输入为220VAC和0-10V 可调直流电压,输出为0-180V 可调,最大输出电流能达8A,系统组成
框图如下图5 所示。在大功率开关电源设计中,为防止在启动时的高浪涌电流冲击,常采用软启动电路,本设计不重点介绍。
图 5 系统组成框图
31 整流滤波电路
采用全桥整流电路,如下图6 所示。输出电流要求最大达到8A,考虑功率损耗和一定的余量,选择10A 的方桥KBPC3510 和10A 的保险管。整流后的电压达310V,采用两个250V/100uF 电容作滤波处理。图中开关S1 和电阻R1 并联为"软启动"部分,此处未作详细讲解,详细软启动设计见各种开关电源软启动设计。
图 6 整流电路。
32 控制IC 与输入电路
MC33060 控制电路和输入调节电路分别如下图7 和图8 所示,选MC33060 为控制IC,其外围器件选择此处不再赘述,参考典型电路设计中参数选择部分。其中比较器1 作电压采样,比较器2 作电流采样。输入可调电压经分压跟随后送入比较器的负向端作为参考电压控制电源输出大小。
图 7 MC33060 控制电路
图 8 输入调节电路
33 反相延时驱动电路
反相延时驱动电路如下图8 所示。电路中驱动芯片采用了美国International Rectifier(IR)公司的IR2110它不仅包括基本的开关单元和驱动电路,还具有与外电路结合的保护控制功能。其悬浮沟道的设计使其可以驱动工作在母线电压不高于600V 的开关管,其内部具有欠压保护功能,与外电路结合,可以方便地设计出过电流,过电压保护,因此不需要额外的过压、欠压、过流等保护电路,简化了电路的设计。
图 8 反相延时驱动电路
该芯片为而输出高压栅极驱动器,14 脚双列直插,驱动信号延时为ns 级,开关频率可从几十赫兹到几百千赫兹。IR2110 具有二路输入信号和二路输出信号,其中二路输出信号中的一路具有电平转换功能,可直接驱动高压侧的功率器件。该驱动器可与主电路共地运行,且只需一路控制电源,克服了常规驱动器需要多路隔离电源的缺点,大大简化了硬件设计。IR2110 就简易真值图如下图9 所示。
图 9 IR2110 简易真值图。
IR2110 有2 个输出驱动器,其信号取自输入信号发生器,发生器提供2 个输出,低侧的驱动信号直接取自信号发生器LO,而高侧驱动信号HO 则必须通过电平转换方能用于高侧输出驱动器。本系统中驱动双管需一片IR2110 即可。
因驱动双管,且双管不能同时导通,控制IC 输出只有一路信号,则在控制IC 输出和驱动之间需加入反相延时电路,将控制IC 输出的一路PWM 经同相和反相比较器后,经电阻R29 和R30 的上拉分别对电容C12、C13 充电产生延时,使得两路PWM 具有对称互补性且具有一定的死区间隔,保证主回路中两开关管不会同时导通。在电路中HIN 和LIN 标号端得到的波形图如下图10 所示。
图 10 反相后驱动波形
34 主回路与输出采样
主回路如图 11 所示,采用半桥开关电路。
图 11 主回路
根据整流后的电压和输入电流参数,选择IRF840 为高频开关管,其最大耐压VDS 为500V,最大能承受的导通电流ID 为8A,满足设计要求。工作在高频工作状态的续流二极管一般选用快恢复的二极管,此处选择HFA25TB60,能承受600V 的反向压降,最大导通电流为25A,且恢复时间仅为35ns输出部分通过两个电阻分压至电压采样电路,如下图12 所示。
图 12 电压采样电路
35 过流保护电路
过流保护电路如下图13 所示。
图 13 过流检测电路。

在主回路的上端串联一个033 欧姆10W 的功率电阻作为采样电阻,当电流过大时,光耦中光敏三极管导通,检测电路输出高电平到IR2110 的SD 端,由于SD 是低电平有效、高电平关断点,因此电流过大时能很好地保护电路。且如前所述,IR2110 自身带有各种保护电路,故外围的电流电压保护电路可以大大简化。
4 总结
本设计给出了在非隔离拓扑下一种设计大功率开关电源的方法,电路结构简单。在主回路中采用半桥电路替代传统的单管开关电路,在上管关闭时,下管的开通能更好地保证输出续流的稳定性,且保证功率的输出。文中并未给出电感量的计算方法,因不是讨论重点,可根据电路中输出电流、电压和开关管的RDS(MOSFET 管漏极和源极导通电阻)等参数来计算,实际中应留有一定的余量值。系统运行基本稳定,可考虑应用于工业电源设计中。


