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功率开关电源IC方案

2017-07-30 22:11分类:机械维修 阅读:

 

开关电源是近几年电源商场的焦点之一,它最大的利益是大凹凸减小变压器的体积和分量,这么就减小了悉数体系的体积和分量。通常说来,开关电源的分量是线性电源的1/4,相应的体积大约是线性电源的1/3。所以开关电源对等级低的线性电源,分外是20w以下的线性电源构成了挟制,大有取而代之之势。可是传统的开关电源除了pwm和功率mosfet以外还包含50个摆布的分立元件,这不光添加了本钱、体积,而且还使牢靠性遭到了影响。这首要是出产技能上的要素,开关电源在集成化上一贯没有打破。

近几年,跟着出产技能技能的老到,现已能将低压操控单元和高压大功率管集成到同一块芯片傍边。ti、on semiconductor、power、 integrations等公司都现已有相似的商品,而国内则简直是一片空白。由于开关电源在体积、分量、功率以及牢靠性上的优势,它的研讨和翻开速度是惊人的。其首要运用范畴有:①邮电通讯:作程控沟通机、移动通讯基站电源;②核算机:作为各种pc机、效能器、工业操控机的开关电源;③家用电子商品:如今运用开关电源的家用电子商品有电视机、影碟机等;④别的作业:如电力、航天、军事等范畴。

依据技能的翻开和商场的需求,将基地有些功率mosfet和低压pwm操控器集成在一块芯片中。一同,还具有过热维护、过压维护、欠压断定、主动重主张、过流维护等功用。这种新式的开关电源集成电路给电源体系带来了许多优势。该芯片沟通输入可直接从电网接入,运喫苦耗低,本钱低,体积小,一同还跋涉了体系的安稳性,下降了本钱,使电子工程师的方案愈加简略。该芯片可用于驱动一个单端接地电源体系,如接一个振动回扫的二次线圈变压器后输出一贯流电压。

2.作业原理
此开关电源为一中频集成模块,方案频率为100khz,最大占空比为70%,它包含一个恒频脉宽调制器和一个高集成度电源开关电路。这个组合开关的高压侧可对从85~265v的沟通电压进行接连操控,能够运用于大都惯例电源体系。

通过一个光电耦合管,将负载改动状况反响到芯片内部,反响信号在2.7k的电阻上发作电压降,通过7khz的低通滤波器,把高频开关噪音滤掉,以直流电压方法输入到pwm模块进行调度,发作占空比随反响信号改动的脉冲波,通过驱动电路驱动功率mosfet,然后结束了pwm的调度。除此以外,功率mosfet的源极接一电阻,来结束每周期的限流维护[1]。

正常状况下,1/8分频器输出信号使得功率mosfet导通,若缺点发作,它的输出信号使得功率mosfet关断,而且它本身开端计数,第1个周期,功率mosfet导通。若没有打扫,以此规矩循环下去;若缺点打扫,则进入正常作业状况。该ic外接变压器,结束ac-dc功用后,纷歧样规范的变压器可取得纷歧样的直流电压。

3.内部功用模块介绍
3.1 振动器电路
振动器运用两个比照器轮番导通,对电容进行充放电,取得了在电压在2.7~4.1v颤抖的锯齿波。其方案频率为100khz,占空比为70%。对电容充放电时,运用mos管丰满区作业电流安稳的原理,结束恒流充放电。

占空比的方案也是需求思考的,当占空比跋涉后,悉数ic及外接电路构成的电源功率都会跋涉。可是又不能无限的跋涉,使之挨近100%,这首要是变压器磁通的树立和康复是有时刻绑缚的。一同,长时刻的导通,功率mosfet简略烧坏。

3.2 偏置电路
该电路选用三管能隙基准电源。

3.3 pwm调制电路
由光耦管耦合过来的反响负载改动状况的信号首要通过一个7khz的低通滤波器,然后送到pwm比照器和振动器发作的锯齿波进行比照,然后结束脉宽调制。

3.4 过压维护,欠压断定电路
方案的内部电路作业电压环境为7.5~8.6v,由比照器c1,c2和电阻r1、r2、r3、r4构成。由于迟滞比照器的效果,当vcc处于7.5~8.6v时,ic正常作业。当vcc8.6v时,c1输出高电平,直接使放电nmos管导通,进行放电。该nmos管方案得比照大,这么能够活络地放电,使ic及时地回到安全状况。若该vcc缺点依然存在,将用八分频计数器来计数。这个八分频计数器使得功率mosfet封闭,电容将在8个接连周期内重复充放电,8个周期后,若缺点打扫,悉数ic进入正常作业状况,功率mosfet注册。这种方案可大大削减功率mosfet的耗散功率。当内部作业电压vcc<7.5v时,c1输出一低电平,封闭驱动,一同驱动高压主张电路,对外接10μf电容进行充电。一同,该低电平也送入计数器计数,这么便结束了自觉动功用。通常说来vcc<7.5v,是由负载短路或过载致使电源变压器的附加线圈输出电压扔掉,没有满意的电压对芯片供电所构成的。

3.5 热关断电路
缺点状况,稳压管的温度系数为正,而晶体管的vbe 为负温度系数。

一样核算可得vh(150℃)=0.46v,这么q2 导通,vout为低电平。此信号直接关断功率mosfet。一同这个脉冲信号也输入到1/8分频器,做计数用。

3.6 高压主张电路
当ic上电后,悉数ic处于树立作业环境的状况。vdmos的栅极为高电平,则该管导通,out端有充电电流。当vcc到达8.6v时,过压维护电路送来信号vstart为一低电平,使得p2导通,这么vdmos截止。别的r1的效果是充电电流过大时,使p1、q1导通,使vdmos截止,起到维护效果。此充电电流才调方案值为3ma,逾越该值,vdmos就会到。依据核算,悉数ic树立作业环境所需的时刻为40ms,与实习仿真效果相符。

3.7 驱动电路
方案驱动电路的意图是为了去掉驱动信号的毛刺和对功率mosfet的栅极起维护效果。正常时,n1、n2、n3都处于截止状况。当电路内部电源电压vcc由低电平俄然变为高电往常,电容c两头电压不能骤变,这么n1导通,使输出为0。别的当ic俄然上电时,由于功率mosfet的栅漏电容的存在,使栅极的电压为高电平,可是由于方案中加了电阻r和n3的存在,对栅极构成旁路,起到维护效果。终究便是假定ic俄然断电时,则功率管漏极没有大电流供应。假定此刻驱动为高电平,则能够从r上卸流,终究使低电平变低。总归,n1、n2、n3对功率mosfet 的栅极起维护效果[4]。

3.8 前沿消隐电路
前沿消隐电路。正常时,a点电压较低,2管导通,则c2输出为高电平;缺点时,也便是功率mosfet的电流过大时,a点电位添加,使得2管封闭,这么c2输出为低电平,呈现缺点脉冲。值得一提的是,2管的栅极输入信号和它的源极输入信号不是同步的,这么方案的利益是能够避免时刻短时刻内电流过大的状况。若电流一贯很大,则能够表现前沿消隐效果。这两个信号的延时巨细由几级反相器和电容构成,其间以电容的奉献最大,其方案延不时刻为200ns[5]。

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