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1、第3章 它激式开关电源,3.1 它激式开关电源 3.2 集成驱动器及其应用 3.3 STR系列集成变换电路 3.4 TOP系列集成电源 3.5 DC/DC变换电路,3.1 它激式开关电源3.1.1 MC1394构成的开关电源用MC1394组成的开关电源是较具代表性的它激式电源，它可以适应90260V的输入电压的大范围变动，与简单的自激式开关电源相比具有极大的实用优势。1内部构造MC1394内部构造如图3-1所示，它具有独立的脉冲发生器、PWM调制器逻辑关闭电路、软启动电路等它激式驱动电路的所有功能。这个电路的特点是既可以用于不隔离开关稳压电源，也可以用于隔离的脉冲变压器式开关稳压电源。,MC1
2、394各引脚功能如下：1脚：误差取样比较器的正向输入端，由外部取样分压器对开关电源输出电压取样输入。2脚：软启动控制端。VCC供电正极经外部RC并联接入2脚。开机通电时，2脚因电容充电开始电压较高，通过内部PWM电路使振荡器输出脉冲占空比较小。随电容充电电流的减小，2脚电压下降，振荡脉冲占空比增大到额定值，受控于取样放大器。3、4脚：红外线遥控接收信号输出端。红外线控制信号经译码后，由3脚输出，通过6脚控制驱动器的输出脉冲，达到启/闭开关电源的目的。,图3-1 MC1394内部结构图,5脚：高电平保护输入端，如此脚输入等于VCC的高电平，则通过内部闭锁电路关断驱动脉冲输出，开关电源呈保护性停机
3、。5脚可作为过电压保护，因保护阈值太高，若用于过流保护，需外设过流检测放大器。7脚：PWM驱动脉冲输出端，内设射随器输出正向脉冲，可驱动NPN型开关管。由于驱动功率较小，脉冲电压幅度较低，开关管需设置前级驱动放大器。8脚：VCC输入端。它激式驱动器独立工作，开关电源启动时必须向驱动器提供工作电压，一般利用输入整流电压经电阻降压，向驱动集成电路提供启动电压，待开关电源启动后，再由开关电源提供UCC，启动电压自动断开。,9脚：接地端(VCC)。10脚：振荡器外同步输入端，可输入正向同步脉冲，实现开关频率强制同步。11脚：振荡器频率设定端，外接RC振荡定时元件。12脚：脉宽调制器输入控制端，输入控制
4、电压与脉宽成反比。13脚：误差比较器输出端，可直接输入10脚，控制振荡脉宽。同时，在比较器反向输入端之间接入负反馈电阻和频率校正网络，以稳定比较器的增益。,2MC1394组成的降压开关电源图3-2为MC1394组成的它激式不隔离降压开关电源。MC1394的7脚输出已调宽脉冲波，经VT2放大后，由脉冲变压器T1耦合至开关管VT1的b、e极，控制VT1的开/关。L1是储能电感，VD101是续流二极管。为了形成降压的不隔离输出，输入电压加在VT1和L1两端。VT1导通时，输入电压加在L1两端存储磁能；VT1截止时，L1释放磁能，VD101导通向负载供电。R101是过电流保护取样电阻。当过电流时，R1
5、01上电压降增大，VT3导通，电阻R102、R109分压送入MC1394的5脚，使振荡器停振，VT1无激励脉冲，稳压器无直流输出，达到保护的目的。,开关电源在启动时，电源电压通过R105供给激励管VT2电压，一旦启动则改由直流输出端经VD102、R106供给其稳定电压。R107、R108构成误差取样分压电阻。当输出直流电压变动时，经R107、R108取样送入MC1394的1脚进行误差放大，再经调制级控制振荡器的脉宽。,图3-2 MC1394组成的降压开关电源,3.1.2 UC3842控制的开关电源UC3842的特点是除内部PWM系统外，还设有多路保护输入和稳定的基准电压发生器，同时还具有小电流
6、启动功能。它功能完善、性能可靠，目前被广泛应用于各种普通电源，还被用于有源因数改善电路和高压升压式开关电源中。1UC3842内部构造UC3842为双列8脚单端输出的它激式开关电源驱动集成电路，其内部电路框图如图3-3所示。,图3-3 UC3842内部电路框图,UC3842内部由5V基准电源、振荡器、误差放大器、电流取样比较器、PWM锁存、输出电路等组成。(1)5V基准电源：内部电源，可以提供5V/50mA的输出。(2)振荡器：决定电源开关频率，RT接在4脚和8脚之间，CT接4脚、GND和5脚之间。(3)误差放大器：由VFB端输入的反馈电压和2.5V做比较，误差电压COMP用于调节脉冲宽度。CO
7、MP端引出接外部RC网络，以改变增益和频率特性。,(4)电流取样比较器：3脚ISENSE用于检测开关管电流，当UISENSE1V时，关闭输出脉冲，迫使开关管关断，达到过流保护的目的。(5)欠压锁定电路UVLO：开通阈值16V，关闭阈值10V，具有滞回特性。(6)PWM锁存电路：保证每一个控制脉冲作用不超过一个脉冲周期，即所谓逐脉冲控制。另外，VCC与GND之间的稳压管用于保护，防止器件损坏。(7)输出电路：图腾柱输出电路，输出PWM触发信号，可驱动MOS管及双极型晶体管。,2UC3842的使用特点(1)单端图腾柱式PWM脉冲输出，输出驱动电流为200mA，峰值可达1A。(2)启动电压大于16V
8、、启动电流仅1mA即可进入工作状态。处于正常工作状态时，工作电压在1034V之间，负载电流为15mA。超出此限制，开关电源呈欠电压或过电压保护状态，无驱动脉冲输出。(3)内设5V(50mA)基准电压源，经21分压后作为取样基准电压。,(4)输出电流为200mA，峰值为1A，既可驱动双极型三极管也可驱动MOSFET管。若驱动双极型三极管，应加入开关管截止加速RC电路，同时将内部振荡器的频率限制在40kHz以下；若驱动MOSFET管，振荡频率由外接RC电路设定，见式(3-1)，工作频率最高可达500kHz。(5)内设过流保护输入(3脚)和误差放大输入(1脚)两个PWM控制端。误差放大器输入构成主P
9、WM控制系统，可使负载变动在30%100%时输出负载调整率在8%以下，负载变动70%100%时输出负载调整率在3%以下。,(6)过流检测输入端可对逐个脉冲进行控制，直接控制每个周期的脉宽，使输出电压调整率达到0.01%/V。如果3脚电压大于1V或1脚电压小于1V，PWM比较器输出高电平使锁存器复位，直到下一个脉冲到来时才重新置位。利用1脚和3脚的电平关系，在外电路控制锁存器的开/闭，使锁存器每个周期只输出一次触发脉冲。因此，电路的抗干扰性极强，开关管不会误触发，提高了可靠性。(7)内部振荡器的频率由4脚外接电阻与8脚外接电容设定。集成电路内部基准电压通过4脚引入外同步。4脚和8脚外接RT、CT
10、构成定时电路，CT的充电与放电过程构成一个振荡周期。其振荡频率可由下式近似得出：,(3-1),3在彩显开关电源中的应用AST彩显开关电源是以UC3842为主构成，由UC3842对开关管控制，电路简化后如图3-4所示。UC3842各脚功能及应用如下：1脚：内部误差放大器输出端。2脚：误差放大器的取样电压输入端。3脚：PWM比较器的另一输入端。4脚：定时电容CT端。5脚：接地端。6脚：激励脉冲输出端。7脚：启动/工作电压输入端。8脚：内部5V基准电压输出端。,图3-4 AST彩显开关电源电路,3.1.3 升压型开关电源图3-5所示为UC3842组成的升压型它激式开关电路。储能电感L5、开关管VT7
11、组成斩波式开关稳压器，UC3842构成开关控制电路。输入经负温度系数电阻NTC、桥堆整流器、电容C4滤波成为直流电压，正极经L5并联接入VT7。当VT7导通时，输入整流电压经L5、VT7的D-S极、R6完成回路，输入整流电压全部加在L5两端，从而使电能变为磁能存储于L5。当VT7截止时，L5产生的自感电势与输入整流电压串联，通过升压二极管VD6、电容C7向负载供电。VT7导通时间正比于L5存储能量，因此，控制VT7通、断占空比，可以控制升压幅度。这种升压电路适合不同输入电压，取代了传统的交流输入110V/220V自动切换电路。,图3-5 UC3842组成的升压型它激式开关稳压器电路,UC384
12、2在开关电路中的工作过程如下：交流输入整流器组成桥式整流的同时，其中桥堆整流器的二极管还形成负极接地的半波整流器，由交流输入另一输入端得到半波整流的正电压，经限流电阻R5降压、电容C6滤波形成较低的整流电压，向UC3842的7脚提供启动电压。当启动状态驱动脉冲消失后，VT7截止，储能电感L5释放能量。在能量释放过程中，L5附加绕组产生感应脉冲，经电容C2加到二极管VD3、VD4进行半波整流，在启动后向UC3842的7脚提供工作电压。UC3842具有小电流启动功能，开机瞬间启动电路向7脚提供16V以上的启动电压，启动电流仅1mA。此时6脚输出一个正向驱动脉冲，开关电路立即向7脚提供工作电压。,U
13、C3842的6脚输出脉宽受控的单路驱动脉冲，用于驱动开关管VT7。电阻R9、R10作为驱动电路的电流限制，二极管VD5为开关管截止加速电路。在脉冲截止期，VT7管的栅源极电容通过二极管VD5放电形成对UC3842的灌电流，使开关管迅速截止。VZD4和R8为VT7的过压保护元件。UC3842的5脚为共地端和VCC。UC3842的4脚为振荡电路输出端，由外接电阻R12和电容C12设定振荡频率。为了使振荡频率稳定，C12的充电电压取自UC3842的8脚内部的5V基准电压。,UC3842的3脚为过流限制比较器的正相输入端，比较器反相输入端接入误差放大器比较器的输出端。正常状态下，3脚呈低电平，使得内部
14、的误差比较器控制输出脉冲的持续时间。如果电路故障使UC3842输出驱动脉冲占空比过大时，VT7导通时间将变长，截止时间将缩短，其D、S极平均电流增大，致使过流取样电阻R6、R7压降增大，此时UC3842的3脚电压升高，通过内部比较器控制触发器，使驱动脉冲占空比减小。如果过流取样电压达到1V左右，则自动持续关断驱动脉冲，避免因输出电压超高而损坏负载电路和开关管。,3.1.4 充电器专用控制电路MC7121电路结构MC712内部主要包括定时器、电压斜率检测器(内含A/D转换器)、+5V稳压器、上电复位电路、控制逻辑、电流和电压调节器(内含电流比较器和电压比较器)、温度比较器(过温比较器、欠温比较器
15、)、2.0V基准电压源、N沟道功率MOSFET。,2充电原理用MC712构成的锂电池充电电路如图3-6所示。电路中，C1为输入端滤波电容；R1是限流电阻，可以控制充电电流；C2为1F；C3是0.1F补偿电容；VT为PNP功率管，其参数为：UCBO=80V，ICM=7A，PCM=40W；R2是基极偏置电阻；VD是1A/50V的硅整流管；R5为检测电阻，R5用来设定快速充电电流Ifast的值，当Ifast=1A时，R5为0.25；RT1、RT2为负温度系数的热敏电阻。该电路在快速充电、涓流充电时的充电电流分别为1A、1/16A。,图3-6所示的充电电流由R1决定，设输出电压为Uo，输出电流为Io，
16、则R1的计算公式为,(3-2),使用MC712设计的充电电路的充电时间短、效率高，克服了原有充电器功能单一、电流无法调整和充电时间长的缺点，有良好的使用效果。,图3-6 锂电池充电电路,3.1.5 反激式开关电源反激式电路中的变压器起着储能元件的作用，可以看做是一对相互耦合的电感。其工作过程是：开关开通后，VD处于断态，初级绕组的电流线性增长，电感储能增加；开关关断后，初级绕组的电流被切断，变压器中的磁场能量通过次级绕组和VD向输出端释放。图3-7是反激式开关电源原理图，其中的控制芯片采用UC3842。电源的输出电压等级有三种：+5V、+12V、12V。该电路变换器是一个降压型开关电路，由单管
17、驱动隔离变压器T主绕组N1、C2、R3提供变压器初级泄放通路。输出经整流、滤波送负载。芯片所用的电源VCC由R2从整流后电压提供。VCC同时也作为辅助反馈绕组N3的反馈电压。电路振荡器频率由式(3-1)决定。,反馈比较电路信号是从辅助绕组N3经过VD1、VD2、C3、C4等整流滤波后得到的VCC分压提取的。C6、R7构成信号的有源滤波。开关管电流被R10取样后，经R9、C7滤波，送芯片ISENSE端，当反馈信号值超过阈值1V时，确认过载，关断电源输出。芯片输出部分由OUT端驱动单MOSFET管，C8、VD3对开关管有电压钳位作用。,图3-7 UC3842组成的反激式开关电源原理图,3.2 集成
18、驱动器及其应用3.2.1 半桥控制电路L6598 L6598是一种专门为串联谐振半桥电路设计的双输出控制器芯片，该芯片支持保护全面和高可靠性的电源设计，适用于液晶电视和等离子电视的电源、便携电脑和游戏机的高端适配器和电信设备开关电源。L6598最高开关频率为500kHz，其能效高、电磁干扰(EMI)辐射低。为了采用自举方法驱动上桥臂开关，内部电路设计了一个能够承受600V以上电压的结构和一个同步驱动式器件，节省了一个外部快速恢复自举二极管。,L6598为两个栅驱动器提供一个输出电流0.6A和输入电流1.2A的典型峰值电流处理能力，可以利用外部可编程振荡器设定工作频率。非线性软启动可防止涌流，最
19、大限度地抑制输出电压过冲。该电路还有一个可控制的突发模式操作，能够大幅度降低在轻负载和无负载条件下的平均开关频率和相关损耗。L6598是将谐振电路和半桥驱动电路结合在一体的电源控制电路，可以取代以往由两个芯片组成的半桥结构，所以采用该电路设计的电源非常简单。,1内部电路(1)软启动与振荡器。L6598提供有软启动功能，软启动时间取决于1脚电容CS，振荡器频率由RT、CT决定。(2)自举驱动器。利用内部充电泵得到比芯片电源高得多的电压，为驱动外部功率管提供了良好的条件。(3)运算放大器。L6598内的运算放大器可提供低输出阻抗、宽带、高输入阻抗和宽共模范围，这些特点有利于实现保护或闭环控制，其输
20、出可以连接到频率设定电阻端，以调节振荡器频率。,(4)比较器。两个CMOS比较器可用来执行保护功能。L6598能够识别比较器输入端上的200ns宽度的短脉冲。如果检测到封锁输入端出现0.6V的门限电压脉冲，L6598即进入闭锁关断状态。此时振荡器停止振荡，两个驱动输出端均为低电平。一旦故障解除，器件将重新开始执行正常工作程序。9脚带有一个1.2V的门限，一旦电压达到1.2V，则比较器被触发而重新开始执行软启动程序。,2典型应用图3-8所示为L6598的典型应用电路。该电路的交流输入电压范围为85270V，适宜在交流供电不稳定的地区使用。L6598用于驱动电路中的两只开关管VT2和VT3。VT2
21、和VT3轮流导通和截止，产生峰值为200V的方波，经变压器T1及整流、滤波后产生直流输出电压。电阻分压器、TL431和光电耦合器OC4则组成了变压器次级侧到初级侧的反馈控制环路。变压器初级一端接半桥输出，另一端与串联电容C3和C4相连。用耦合电容C1与初级绕组电感形成串联谐振电路，可使耦合电容C1的充电呈线性变化，设计的谐振频率必须低于电源变换器的开关频率，其谐振频率由反射到T1初级的电感和耦合电容共同决定。,图3-8 L6598的典型应用电路,3.2.2 主从式开关电源为了节约能源，负载电路设计了不同的电源管理控制环节。负载的等待状态和自动关机状态都需要有能适应负载大幅度变化的电源系统，一般
22、要求负载的变化量从开机的额定负载到等待、关机状态为2%100%，例如自动关机状态的功耗要求不大于25W。若采用单电源待机，即使是它激式开关电源也难以满足。为此相继设计了不同的待机方案，主从式开关电源即为其中一例。,主从式开关电源是采用两路它激驱动系统：第一路驱动器作为主驱动器，具有它激式驱动、控制的所有功能，与常见的驱动器不同的是，其内部设有双稳态逻辑控制开关，可以关断本身内部的取样放大脉宽调制器，使内部驱动级受控于外部驱动输入。第二路“从”驱动器具有独立的一套取样放大器、振荡器、脉宽调制器。但是，其内部无驱动输出级，因而它受控于本身取样放大器的PWM脉冲只能作为主驱动器的“外部驱动输入”，通
23、过主驱动器放大后才可驱动开关管。所谓主从式，实际就是两套前级PWM脉冲发生器共用一套驱动脉冲输出级的可转换电路。由于两套驱动器取样电路、取样点的不同，可以使开关电路工作在不同的工作状态。,驱动系统由主驱动器TEA2261和从驱动器TEA5170组成(见图3-9)。TEA2261的各脚功能如下：1脚：脉冲变压器脉冲过零检测端，从脉冲变压器引入感应脉冲。2脚：外输入已调宽脉冲端。3脚：低阈值保护电平输入端。4、5、10、13脚：接地端。6脚：取样比较器反相输入端，其输出端控制脉宽调制器。7脚：取样比较器输出端，用以稳定比较器增益和校正频率特性。8脚：过载检测端，外接充电电容。,9脚：软启动控制端，
24、外接软启动电容。10脚：内部振荡器外接定时电容端。11脚：内部振荡器外接定时电阻端，由R、C值设定振荡频率。14脚：PWM脉冲输出端，可直接驱动双极型开关管。输出最大驱动电流为1.2A，可驱动开关管组成的200W开关电源。15脚：驱动输出级供电端。16脚：前级电路VCC供电端。TEA5170内部具有和TEA2261基本相同的软启动电路、振荡器、脉宽调制器、供电电源检测以及可控的输出级。,2电源的启动TEA2261和TEA5170集成了它激式开关电源的大部分功能。这类电源虽然原理复杂，但外电路却较为简单，如图3-9所示。要启动TEA2261，首先必须供给芯片的5脚和10脚一个大于10.3V的启动
25、电压。启动后，此电压即使降低到7.5V，TEA2261也可以维持正常工作。为了启动TEA2261,通过桥式整流器一臂取出半波整流电压。对启动电路来说，交流输入的一端经桥式整流，阳极接地的一只整流二极管为整流输出负极，而交流输入的另一端则为半波整流输出的正极。此正电压供给IC801的15、16脚。,图3-9 TEA2261和TEA5170构成的开关电源电路,3开关管驱动电路开关管基极为电容耦合驱动电路。为了加快开关管的通/断速度，减少存储效应的损耗，使开关管导通时有足够的正向基极电流、截止时有反向基极偏置，开关管的驱动电路设计得较复杂。在图3-9中，当正向驱动脉冲到来时，驱动脉冲电流和二极管VD
26、818上经VD812整流的正向压降同时接入开关管VT802的基极，使VT802饱和导通的速度加快。当驱动脉冲截止时，C812的放电电流加到VT802基极，该电流与驱动脉冲下降沿共同使开关管快速截止，以减小截止损耗。,待机控制的实现，由CPU的44脚输出电平控制电子开关，电子开关再对行VCO振荡器的供电和IC802的供电进行控制。VT852为开关管，其发射极供电取自T801的次级绕组-的15V整流电压。带阻开关管VT851为VT852的偏置电路。当待机状态时，CPU的44脚输出低电平，VT851截止，VT852无偏置也截止，行振荡器无供电而停振。同时，IC801停止工作，开关电源转入IC801控
27、制的窄脉冲间歇振荡状态，以实现待机。,开机时CPU的44脚输出高电平，VT851、VT852都导通，VT852的集电极输出约12V电压。该电压一路经R869、VZD851稳压，向IC802提供启动电压和工作电压；另一路经VD859、R866隔离，向行振荡器提供工作电压(同时提供给IC802的电压驱动消磁电路的继电器，使消磁绕组进行瞬间消磁)。IC802启动以后，行扫描开始工作，振荡频率与行频同步。,3.2.3 单周期控制电路 1电路功能特点 由TDA4601组成的开关电源，无论电源调整率、负载调整率和可靠性均较高。TDA4601的开发使它激式驱动器的内部结构发生了彻底的改变，其内部未设产生连续
28、脉冲的振荡器，而采用由逻辑电路控制的可复位触发器来控制驱动输出脉冲。该电路的特点是：(1)其内部由逻辑电路控制的触发器输出脉冲驱动开关管。(2)采用间接过流保护。,2电源应用电路TDA4601组成的开关电源应用电路如图3-10所示。,图3-10 TDA4601构成的开关电源电路,1脚：4.2V基准电压输出端。该脚为向外部取样电路提供基准电压，同时向集成电路内部提供控制基准。2脚：过零检测端。3脚：误差放大器的输入端，输入与开关电源输出电压成反比的正极性误差电压。4脚：正常时电压为22.5V。5脚：欠压控制保护输入端。6脚：接地端。7脚：驱动电流检测输入端。9脚：供电输入端，正常电压为7.818
29、V。芯片内设有上限保护电路，当输入电压超过18V时，通过控制逻辑关断触发器的输出。,3TDA4605功能TDA4605为双列八脚封装，内部功能比TDA4601完善，具有小电流启动功能。只要向供电端提供大于12V的启动电压，启动电流仅1mA以上，内部电路即可启动，启动后允许电压下降到7V。如电压降到6.9V以下，则电路停止输出脉冲。应用电路设计要求启动电压和工作电压隔离供电。启动后，启动电压下降的瞬间，工作电压立即接通，使其进入工作状态。此功能可以使TDA4605省去辅助供电电源。开关电源高压输入电压通过功率不大的电阻，使电路启动，启动后，由开关电源自身得到低压供电。,(1)驱动器供电电路内部设
30、有稳压电路，向芯片各功能部分供电。同时输出3V基准电压，向比较器、触发器提供基准电压。为了使内部稳压器正常工作，内部还设有供电端超压和欠压保护电路。VCC输入超出716V范围时，VCC检测电路通过逻辑控制系统关断驱动输出。(2)开关电源输入电压欠压保护，以免输入电压低于下限值时，稳压控制系统因输出脉冲占空比过大而损坏开关管。在欠压保护电路内部还设有占空比控制电路，输入电压的降低使占空比增大到一定程度时，启动闭锁比较器，关断输出脉冲。,(3)磁化电流检测电路对脉冲变压器能量释放过程进行检测。当能量释放完毕时，允许逻辑电路发出下一个导通脉冲。(4)误差比较器。外输入取样电压与内部基准电压比较，检出
31、误差电压，通过闭锁比较器，使逻辑电路控制输出脉冲占空比。,4电路工作过程TDA4605被广泛用于开关电源中，其外电路比多路PWM控制的自激式开关电源简单。TDA4605构成的开关电源电路见图3-11，次级电路省略。图中，VT801为MOSFET开关管，T802为脉冲变压器，IC801为驱动控制器TDA4605，其各脚功能及外电路如下：1脚：取样电压输入端。T辅助绕组-的感应脉冲经VD803整流、C810滤波形成直流电压，经RP810、R807和R808分压作为取样电压输入IC801的1脚。调整RP801，可以改变开关电源输出电压值。,2脚：开关管导通电流限制电路端，整流后电压经R810、C81
32、1输入。当开关管截止，2脚内部电路使C811放电，充电电压降低到1V以下，控制电路使放电电路关断，同时发出驱动脉冲，开关管开始导通，C811通过R810充电，充电电压上升到3V时，开关管截止，C811放电。充电电压在13V期间为开关管导通期。当输入电压升高时，C811充电时间加快，开关管导通期缩短，减小开关电源初级电流，使输出电压稳定。功能可以理解为输入电压超压保护，只是方法不同。,3脚：输入整流电压取样输入端。当分压值使3脚电压小于1V时，欠压保护电路动作关断输出脉冲。如输入电压上升使3脚电压超过1.7V时，2脚的过电压保护动作限制开关管导通时间。4脚：共地端，即VCC负极端。5脚：驱动脉冲
33、输出端。R814为隔离电阻，以免MOSFET管的G-S极间电容影响输出波形。R805和稳压管VZD804限制驱动脉冲的幅度，防止击穿VT801的G-S极。,图3-11 TDA4605构成的开关电源电路,6脚：启动/工作电压输入端。220V交流输入的A端经桥式整流器一臂半波整流，输出负极接地。B为半波整流的正极输出，经R804、RT803降压，C807滤波输入6脚作为启动电压。T802辅助绕组-的脉冲经VD802整流、C807滤波作为工作电压。由于RT803通电后阻值迅速增大，在电路启动后进入阻断状态，启动电路不工作。RT803为PTC热敏电阻，有防止连续开/关机的保护作用。开机后，RT803保
34、持一定温升，使其阻值增大，关机后难以立即下降为室温，此时若立即开机，因启动电压不足电路不能启动，待几分钟后，PTC降至室温才能重新启动。7脚：外接软启动电容。开机时，软启动电容C808充电电流较大，输出脉冲占空比较小，随充电电流的减小缓慢达到额定值。按TDA4605设计，C808为0.22F，启动过程时间为220300ms。,8脚：感应脉冲过零检测输入端。T802辅助绕组-输出脉冲电压，经R812、C809滤除高次干扰脉冲，经R806引入8脚。当感应脉冲下降时，使逻辑控制部分触发器复位。TDA4605可用于由光电耦合器隔离传送次级输出的直接取样方式。在此状态下，1脚外电路如图3-12所示。次级
35、输出电压由R825、RP801与R829分压，使取样电压在2.5V左右，由TL431检出误差电压，控制光电耦合器OC803的发光二极管电流。TDA4605的6脚VCC电压经OC803次级R818、R8分压送入1脚，将OC803次级内阻的变化形成电压变化，控制输出脉冲占空比。当次级输出电压升高时，OC803次级内阻降低，1脚电压随之升高，使输出电压稳定。这其中关键是，无论直接取样还是间接取样，在开关电源正常工作于稳压状态时，TDA4605的1脚电压在400mA左右变化，即可实现电压稳定。,图3-12 TDA4605直接取样方式外电路,TDA4605组成的开关电源允许负载电流大范围变化，当负载电流
36、很小时，脉冲变压器输出电流也小，8脚检测脉冲下降沿的时间间隔变长，在此期间，即使控制系统发出触发电平，逻辑电路处于关闭状态，也不会输出驱动脉冲，直到8脚检测到脉冲下降沿以后，才会发出下一个开关管导通驱动脉冲。因此，当负载电流极小甚至开路时，取样稳压系统失去作用，TDA4605和开关管变成窄脉冲变换器，输出电压为高内阻电压源。此功能特别适用于有待机功能的电器，在待机控制电路中不用对开关电源进行任何控制，只关断负载即可。而窄脉冲振荡状态下，由于开关电源功耗极小，仍可以向待机控制系统提供5W以下的待机电源。,3.2.4 大电流电源 1L4970A的特点L4970A的特点是直接输出大电流，具有过流、过
37、热、软启动等完备的保护功能。用它设计电源可靠性很高。其主要性能特点如下：(1)输出电流大，最大可达10A，适宜制作200500W的大功率开关电源。(2)开关频率高，可达400kHz，一般选200kHz，从而提高电源效率，减小滤波电感体积。(3)输入、输出压差低，可降到1.1V左右，自身耗能低，电源效率高。在Ui=50V，Uo=40V，Io=10A的条件下，电源效率可达90%以上。,(4)输入电压范围宽，正常值为1550V，极限值为1155V。输出电压控制灵活，可在5.140V范围内连续调整。(5)除软启动、限流保护、过热保护等完善的保护电路外，还增加了欠压锁定、PWM锁存、掉电复位等电路。(6
38、)误差放大器的开环增益大于60dB，电源电压抑制比为PMRR=80dB，输入失调电压为2mV。,2电路原理与工作过程L4970A内部原理框图如图3-13所示。,图3-13 L4970A内部原理框图,L4970A的工作过程如下：首先把输出电压Uo经R1、R2和RP组成的取样电路提供的反馈电压Uf和5.1V基准电压进行比较，产生误差电压Ur，再将Ur和Ui进行比较获得PWM信号。该信号经或非门驱动功率管，最后利用外接的L、VD、C构成的降压输出电路得到稳定的输出电压。在图中，将输入电压Ui加到锯齿波发生器上，目的是提供一个前馈信号，使器件在很宽的输入电压范围内具有良好的稳压性能。,3开关频率的确定
39、当开关频率f选定为100 kHz时，要求定时电阻RT取16k，定时电容CT取4.7F。电路输出电压表达式为(3-3)式中：R2取4.7k；R1取20；电位器RP的取值视输出电压的大小和调整范围而定，最大不超过40k。开关频率100 kHz时自举电容Cb为0.33F。储能电感L一般取40150H。,4由4970A构成的10A输出电源图3-14所示电路为某微波装置的电源系统，它主要是由一片L4970A芯片组成，具有10A输出，电压在5.140V之间稳压可调。开关频率f的大小由R4、C9的参数确定，LED用于正常输出指示，C1、C2为输入滤波电容，R1、R2构成分压器，以设定复位阈值电压UR。,图3
40、-14 10A输出电源电路,3.3 STR系列集成变换电路3.3.1 STR-S67系列电路STR-S6708/6709为第一代它激式开关电源厚膜集成电路，其内部设有脉宽可控振荡器，振荡频率由内部RC电路设定。振荡器的脉宽由内部稳压器和芯片的7脚外接分压电路经内部电阻控制，芯片内部有脉冲放大器和开关管。STR-S6708适用于100W以下的开关电源，而STR-S6709适用于100150W的开关电源。STR-S6708/6709的应用电路如图3-15所示。,图3-15 STR-S6708/6709的应用电路,1STR-S6708/6709各脚功能1脚：开关管集电极引出端，经电感L806、L80
41、5接入脉冲变压器T861绕组端。T861绕组端由整流器提供正极性电压。2脚：开关管发射极引出端，经电流取样电阻R807接地。3脚：开关管基极引出端。M801(STR-S6709)的5脚输出的PWM脉冲经R808电流取样，再经耦合电容C810进入3脚。4脚：过电流保护端。R808对驱动脉冲电流取样形成的电压，经R809送入4脚，控制5脚的输出驱动脉冲。当开关电源过载或短路时，STR-S6709内部的开关管的电流增大，反馈至4脚的取样电压也增大，使5脚无驱动脉冲输出。这是它激式开关电源中独特的短路保护。,5脚：驱动脉冲输出端。6脚：脉冲峰值过电压保护输入端。T861绕组-输出脉冲电压经R812、R
42、804分压，送入6脚。当分压后的脉冲峰值超过M801内部基准电压时，振荡器瞬间停振，待高脉冲峰值过后再继续振荡。7脚：PWM控制输入端。该端输入电流构成芯片内部振荡电容C2的辅助充电电流。当输入电流增大时，电容充电时间变短，使输出电压降低。输入电流由光电耦合器OC802的光敏三极管控制。OC802的供电由T861绕组-输出脉冲电压经VD825整流、C811滤波供给。,8脚：电压保护控制端。当该端输入电压升高到一定值时，内部反相器输出电压，使5脚的输出驱动脉冲被关断。T861绕组-输出脉冲电压经VD808整流、R818、R814分压送入8脚，以防止PWM控制系统失效使输出电压超高。9脚：启动/工
43、作电压供电端。交流输入电压经VD802整流，R805限流，对C811充电。当充电电压高于7V时电源启动，5脚输出驱动脉冲。同时，T861绕组-输出脉冲电压经VD825整流，向9脚提供工作电压。内部稳压器将该电压限制在8.5V。,2开关电源次级及控制电路开关电源次级及控制电路见图3-16。N803为取样误差放大器，其内部取样电阻分压比已固定，控制的输出电压为125V。为了得到该机所需的129V，在取样输入端串联接入电阻R832，以提高分压比。T861绕组-输出脉冲电压，经VD861整流、C829滤波输出129V，送到行输出级。当输出电压升高时，取样电压也升高，N803的2脚电流增大，OC802的
44、发光二极管和光敏三极管电流也增大，M801的7脚电压升高，使开关管导通时间缩短，输出电压降低。,图3-16 开关电源次级及控制电路,该电源具有待机功能。正常工作状态为它激式PWM开关电源，待机状态时通过脉宽控制，使脉冲占空比变得极小，从而使输出电压急剧下降。正常工作状态，T861绕组-输出电压约70V，经降压送到OC802和待机控制电路VT802、VT804、VT861、VT862等。待机状态时，CPU输出低电平，分为两路：一路使VT861截止，VT862饱和，将稳压管VZD805的8.2V电压短路，行振荡无供电电压，行扫描停止工作；另一路使VT804截止，VT803导通，使OC802发光二极
45、管的电流增大，STR-S6709的7脚电压大幅度上升，开关管振荡形成极窄的脉冲，各组输出电压大幅度下降。,3.3.2 STR-M65系列电路STR-M系列内附MOSFET开关管，使驱动脉冲的频率可达50200kHz，电源的效率和可靠性都得到大幅度提高。STR-M系列中的STR-M6529F04适用于100W以上的开关电源，STR-M6545/6559适用于100W以下的开关电源。STR-M6529F04各脚功能如下：1脚：开关管漏极引出端，经脉冲变压器T801绕组-接输入整流器，输出+300V电压。2脚：开关管源极引出端，外接电流取样电阻R809、R810。3脚：接地端。,4脚：过电流保护输入
46、端。通过电阻R809的电流取样送入4脚控制振荡器。5脚：供电端，内接启动电路、过电压保护电路和稳压电路等，启动电压为8V。当供电电压超过24V时，内部过电压保护电路动作，使振荡器停振。6脚：PWM控制输入端，内接振荡器。当该端电压升高时，振荡脉宽变窄，使输出电压降低。7脚：脉冲过电压保护输入端。当该端输入脉冲电压超过4.7V时，内部触发器动作，使振荡器停振。因为其内部有锁定电路，一旦动作后，即使电路恢复正常也保持锁定状态，只有关机后再开机才能重新启动。,STR-M6529F04开关电源的应用电路如图3-17所示。交流电压经桥式整流、滤波，产生+300V电压，经T801绕组-加到STR-M652
47、9F04的1脚。同时，交流电压经VD808、VD813整流，C811滤波，送到5脚作为启动电压。开关电源启动后，T801绕组-输出脉冲电压，经VD803整流、C811滤波向5脚提供+15V工作电压，这时启动电路不再起作用。VZD823为钳位二极管，以防止脉冲电压峰值超过22V而损坏IC801。,该电源中设有多种保护电路。当输出电压为+140V时，取样放大电路SE137的脚电位降低，光电耦合器OC807中发光二极管电流增大，光敏三极管的电流也增大，IC801的6脚电位升高，内部振荡脉宽变窄，使输出电压下降。当开关管电流过大时，取样电阻R809、R810上的电压降增大，通过R810使4脚电位升高，
48、其内部振荡器停振。当输入电压升高或稳压系统出故障，T801绕组-输出脉冲电压也会升高，当此电压超过4.7Vp-p时，经VD804、R807、C815送到IC801的7脚，其内部触发器翻转，使振荡器停振。此外，5脚工作电压超过24V，或芯片温度过高时，保护电路也会动作。T801次级输出经VD831整流、C833滤波的+140V电压，供给行输出电路。,图3-17 STR-M6529F04的应用电路,3.3.3 STR-M6811A电路1大功率厚膜集成电路STR-M6811A开关电源的变换器、驱动器、稳压控制系统以及大功率MOSFET开关管等，全部被集成在厚膜集成电路STR-M6811A内部。其内部
49、电路见图3-18。,图3-18 STR-M6811A内部电路,2STR-M6811A组成初级变换器的电路原理图3-19所示为STR-M6811A组成的开关电源原理图。开关变压器T901和厚膜集成电路IC901组成可控的DC/AC变换器，将输入整流后的直流电压变成可控占空比的高频脉冲。开机后，IC901的5脚经电阻R906得到由输入经桥堆VD901一臂半波整流后提供的电压。随着IC901启动，其内部振荡器开始输出脉冲，使开关管导通，T901的绕组-中有电流通过。正向驱动脉冲过后，开关管截止，T901释放磁场能量在各次级绕组产生感应电压，各二极管导通，向负载提供额定电压。同时，T901附加绕组-输
50、出脉冲电压经整流滤波得到约24V电压，向IC901的5脚提供工作电压。T901另一附加绕组-输出脉冲电压，经整流滤波得到约60V电压，此电压送入串联稳压调整管VT901集电极，控制其发射极输出21.4V接IC901的5脚。正常状态下，5脚由VD905提供24V电压，而VT901发射结反偏截止，VT901等组成的串联稳压输出电压无作用。,图3-19 STR-M6811A组成的开关电源原理图,待机状态下，初级电路处于窄脉冲振荡的它激式变换器状态，驱动脉冲的占空比大幅度减小，使T901次级各组输出电压降低到额定值的1/3以下，同时还断开行前级电路的供电，使电视机暂停工作。此时120V输出电压降低为4
