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TOP204单片开关电源IC的原理及应用

2022-06-19 09:55分类:电子元器件 阅读:

 

开关电源电路自二十世纪70年代逐渐运用至今,不断涌现很多作用完善的集成化控制回路,使开关电源电路电源电路日益简单化,输出功率持续提升 ,高效率进一步提高,并为开关电源微型化带来了广泛的市场前景。三端线下式脉冲宽度调制片式电源开关集成电路芯片TOP(Threeterminaloffline)将PWM控制板与输出功率电源开关MOSFET合二为一封裝在一起,已变成开关电源电路IC发展趋势的流行。选用TOP电源开关集成电路芯片设计方案开关电源电路,可使电源电路大大简单化,容积进一步变小,成本费也显著降低。
TOP开关电源电路IC构造:
  TOP电源开关集各种各样调节作用、维护作用及抗压700V的输出功率电源开关MOSFET于一体,选用TO?220或8脚DIP封裝。极少数选用8脚封裝的TOP电源开关,除D、C两脚位外,其他6脚具体连在一起,做为S端,故仍系三端元器件。三个引出来端分别是漏极端化D、源极端化S和操纵端C。在其中,D是内窗MOSFET的漏极,也是內部电流量的检测点,启动实际操作时,漏极端化由一个內部电流源给予內部参考点电流量。操纵端C操纵輸出pwm占空比,是误差放大器和意见反馈电流量的键入端。在正常的使用时,內部的旁通调节端给予內部参考点电流量,且能在键入出现异常时,全自动锁住维护。源极端化S是MOSFET的源极,与此同时是TOP电源开关及开关电源电路初中级电源电路的公共性接地址及标准。

原理:
  TOP包含10一部分,在其中Zc为操纵端动态性特性阻抗,RE是偏差工作电压检验电阻器。RA与CA组成截止频率为7kHz的带通滤波器。主要特点是:

(1)最前沿圆化设计方案,延迟时间了次级线圈整流器二级管反向恢复造成的顶峰电流量冲击性;

(2)全自动重启动作用,以典型值为5%的全自动重启动pwm占空比接入和关闭;

(3)低干扰信号性(EMI),TOP系列产品元器件选用了与机壳的源极相接,使金属材料基座及暖气片的dv/dt=0,进而减少了工作电压型操控方法与逐周期时间最高值电流量限定;

(4)工作电压型操控方法与逐周期时间最高值电流量限定。

下边简略描述一下:

(1)操纵电压源
  操纵工作电压Uc能向串联调节器和门推动极给予偏置电压,而操纵端电流量Ic则能调整pwm占空比。操纵端总电容器用Ct表明,由它决策全自动重启动的按时,与此同时操纵环城路的赔偿,Uc有俩种工作模式,一种是落后调整,用以启动和负载二种状况,具备延迟时间操纵功效;另一种是串联调整,用以分离出来偏差数据信号与控制系统的髙压电流源。刚启动电源电路时由D?C极中间的髙压电流源给予操纵端电流量Ic,便于给控制回路供电系统并对Ct电池充电。

(2)带隙基准电压源
  带隙基准电压源除向內部给予各种各样标准工作电压以外,还造成一个具备温度补偿并可调节的电流源,以确保精准设置震荡器頻率和门极工作电压。

(3)震荡器
  內部震荡电容器是在设置的上、下阀值UH、UL中间周期性地线形蓄电池充电,以造成脉冲宽度调制器所必须的锯齿状波(SAW),此外还造成较大 pwm占空比数据信号(DMAx)和时钟信号(CLOCK)。为减少干扰信号,提升电源效率,震荡頻率(即电源开关頻率)设计方案为100kHz,单脉冲波型的pwm占空比设置为D。

(4)放大仪
  误差放大器的增益值由操纵端动态性特性阻抗Zc来设置。Zc的变动范畴是10Ω~20Ω,典型值为15Ω。误差放大器将意见反馈工作电压UF与5.7V标准工作电压开展较为后,輸出偏差电流量Ir,在RE上产生偏差工作电压UR。

(5)脉冲宽度调制器(PWM)
  脉冲宽度调制器是一个工作电压意见反馈式控制回路,它具备双层含意。第一、更改操纵端电流量Ic的尺寸,就可以调整pwm占空比D,完成脉冲宽度调制。第二、偏差工作电压UR经过RA、CA构成截止频率为7kHz的带通滤波器,滤除电源开关噪音工作电压以后,加至PWM电压比较器的同相输进端,再与锯齿状波工作电压UJ开展较为,造成脉冲宽度调制数据信号UB。

(6)门推动级和輸出级
  门推动级(F)用以推动输出功率开关管(MOSFET),使之按一定速度通断,进而将共模干扰信号降至最少。漏?源导通电阻器与产品规格和集成ic结温相关。MOSFET管的漏?源击穿电压U(bo)ds≥700V。

(7)过电流保护电源电路
  过电流电压比较器的反向键入线接阈值电压ULIMIT,同相键入线接MOSFET管的漏极。除此之外,集成ic还具备原始键入电流量限定作用。刚插电时可将整流器后的直流电限定在0.6A或0.75A。

(8)超温维护电源电路
  当集成ic结温TJ>135℃时,超温维护电源电路就輸出上拉电阻,将触发器原理Ⅱ置位,Q=1,Q=0,关闭輸出级。这时进到落后调整方式,Uc端波型也变为力度为4.7V~5.7V的锯齿状波。若要重启动电源电路,需停电后再接入电源总开关;或是将操纵直流电压降到3.3V下列,做到Uc(reset)值,再运用通电延时电路将触发器原理Ⅱ置零,使MOSFET恢复过来工作中。

(9)关闭/自启动电源电路
  一旦调整无法控制,关闭/全自动重启动电源电路马上使集成ic在5%pwm占空比下工作中,与此同时断开从外界注入C端的电流量,Uc再度进到落后调整方式。假若常见故障己清除,Uc又返回串联调整方式,全自动重启动开关电源恢复过来工作中。全自动重启动的次数为1.2Hz。

(10)髙压电流源
  在启动或落后调整方式下,髙压电流源历经开关元件S1给內部电源电路给予参考点,而且对Ct开展电池充电。开关电源正常的运行时S1改接內部开关电源,将髙压电流源关闭。
当TOP电源开关启动实际操作时,在操纵端环城路谐振电路的调节下,漏极端化有电流量注入集成ic,给予开环增益键入。该键入根据旁通调节器、误差放大器时,由操控端开展闭环控制调节,更改Ir,经过PWM操纵MOSFET的輸出pwm占空比,最终做到稳定平衡。

TOP电源开关的常见运用

12V/30W小输出功率开关电源电路
  12V/30W小输出功率开关电源电路电路原理图如图所示2所显示。该开关电源特点是:简易,立即可与220V交流电联接,经桥式整流电容滤波后造成300V直流电高电压启动开关电源电路工作中。而且重量较轻、体型小,布线简易外场元器件少。

  该电源电路特征是运用三极管Q1,二极管D8及电阻器R5、R6构成过低电压维护电源电路,当键入工作电压下降到一定水平时,Q1通断,操纵端C电位差减少,TOP电源开关关掉,开关电源电路沒有輸出。

(1)键入电源电路
  电力网沟通交流220V键入工作电压经桥式整流、电容滤波后造成300V直流高压电源启动开关电源电路工作中。

(2)开关电源SPWM一部分
  在该线路中,T2为变压器线圈,在其中 N1为初中级绕阻(35T),N2为意见反馈绕阻(15T),N3为次级线圈防护輸出绕阻(7T)
  开关电源电路工作中后,意见反馈绕阻N2经整流器、过滤、过流保护后送至TOP电源开关操纵极C,以调节TOP电源开关內部PWMpwm占空比。当因种种原因如负荷变轻了造成输出电压上升时,N2工作电压将上升,即注入TOP电源开关控

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