高效率70W通用開關電源模塊電路圖
出處:想飛的烏龜 發(fā)布于:2010-04-04 00:00:00 | 7749 次閱讀
TOPSwitchGX適合制作低成本、高效率、小尺寸、全密封式開關電源模塊或電源適配器(adapter)。由TOP249Y構成的密封式70W(19V,3.6A)通用開關電源模塊,電路如圖1所示。當環(huán)境溫度不超過40℃時,模塊的外形尺寸可減小到10.5mm×5.5mm×2.5mm。設計的交流輸入電壓范圍是85V~265V,這屬于全世界通用的電壓范圍。該電源能同時實現輸入欠壓保護、過壓保護、從外部設定極限電流、降低占空比等功能,其主要技術指標為:
額定輸出功率PO=70W;
負載調整率SI=±4%;
電源效率η≥84%(當交流輸入電壓U=85V時,滿載效率可達85%;當U=230V時,電源效率高達90%);
空載功率損耗<0.52W(U=230V時);
圖1高效率70W通用開關電源模塊電路
輸出紋波電壓≤120mV(峰峰值)。該電源共使用3片集成電路:TOP249Y型6端單片開關電源(IC1);線性光耦合器PC817A(IC2);可調式精密并聯穩(wěn)壓器TL431(IC3)。電阻R9和R10用來從外部設定功率開關管的漏極極限電流,使之略高于滿載或輸入欠壓時的漏極峰值電流ID(PK)。這就允許在電源起動過程中或輸出負載不穩(wěn)定但未出現飽和的情況下,采用較小尺寸的高頻變壓器。當輸入直流電壓過壓時。R9和R10還能自動降低占空比Dmax,對負載功率加以限制。R11為欠壓或過壓檢測電阻,并能給線路提供電壓前饋,以減少開關頻率的波動。取R11=2MΩ時,僅當直流輸入UI電壓達到100V時,電源才能起動。TOPSwitchGX的欠壓電流IUV=50μA,過壓電流IOV=225μA。有公式
UUV=IUV·R11(1)
UOV=IOV·R11(2)
將R11=2MΩ分別代入式(1)和式(2)中得到,UUV=100V(DC),UOV=450V(DC)。過壓時占空比Dmax隨流入X端的電流IX的增大而減小,當IX從90μA增加到190μA時,占空比Dmax就從78%(對應于UUV=100V)線性地降低到47%(對應于375V)。在掉電后,欠壓檢測能在C1放電時減少輸出干擾,只要出現輸出調節(jié)失效或者輸入電壓低于40V的情況,都會使TOPSwitchGX關閉。當開關電源受到450V以上的沖擊電壓時,R11同樣可使TOP249關斷,避免元器件受到損壞。
由VDZ1和VD1構成的漏極鉗位電路,能吸收在MOSFET關斷時由高頻變壓器初級漏感產生的尖峰電壓,保護MOSFET不受損壞。VDZ1采用鉗位電壓為200V的P6KE200型瞬態(tài)電壓抑制器,VD1選用UF4006型超快恢復二極管,其反向耐壓為800V。將電容C11和VDZ1并聯后,能減少鉗位損耗。選擇全頻工作方式時,開關頻率設定為132kHz。為了減小次級繞組和輸出整流管的損耗,現將次級繞組分成兩路,每路單獨使用一只MBR20100型20A/100V的共陰極肖特基對管(VD2、VD3),然后并聯工作。輸出濾波電路由C2、C3、L1、C4和C14構成??蛰d時,TOP249Y能自動降低開關頻率,使得在交流230V輸入時電源損耗僅為520mW。TOP249Y具有頻率抖動特性,這對降低電磁干擾很有幫助。只要合理地選擇安全電容C7和EMI濾波器(L2、L3、C6)的元件值,就能使開關電源產生的電磁輻射符合CISPR22(FCCB)/EN55022B國際標準。將C7的一端接UI的正極,能把TOP249Y的共模干擾減至最小。需要指出,C7和C6都稱作安全電容,區(qū)別只是C7接在高壓與地之間,能濾除初、次級耦合電容產生的共模干擾,在IEC950國際標準中稱之為“Y電容”。C6則接在交流電源進線端,專門濾除電網線之間的差模干擾,被稱作“X電容”。
精密光耦反饋電路由IC2、IC3等組成。輸出電壓UO通過電阻分壓器R4~R6獲得取樣電壓,與TL431中的2.50V基準電壓進行比較后產生誤差電壓,再經過光耦去改變TOP249Y的控制端電流IC,使占空比發(fā)生變化,進而調節(jié)UO保持不變。反饋繞組的輸出電壓經VD4、C15整流濾波后,給光耦中的接收管提供偏壓。C5還與R8一起構成尖峰電壓濾波器,使偏置電壓在負載較重時能保持恒定。R7、C9、C10和R3、C5、C8均為控制環(huán)路的補償元件。

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