單片開(kāi)關(guān)模塊電源的電路設(shè)計(jì)

圖3模塊的外特性

(a)SV－Ui;(b)SI－IO;(c)η－Ui(PO=20W);(d)η－Ui(PO=4W)

　　輸出紋波電壓的最大值：±60mV

　　工作溫度范圍：TA=0℃～50℃。

212V、20W開(kāi)關(guān)電源模塊的電路設(shè)計(jì)

該模塊的內(nèi)部電路和印制板元件布置，分別如圖1、圖2所示。單面印制板的尺寸為91mm×43mm，安裝元器件后的最大高度為27mm。電路中使用兩片集成電路：三端單片開(kāi)關(guān)電源TOP224P(IC1)，線性光耦合器PC817A(IC2)。交流電源經(jīng)過(guò)BR和C1整流濾波后產(chǎn)生直流高壓U1，給高頻變壓器的初級(jí)繞組供電。VZ1和VD1能將漏感產(chǎn)生的尖峰電壓箝位到安全值，并能衰減振鈴電壓。VZ1采用反向擊穿電壓為200V的瞬態(tài)電壓抑制器P6KE200，VD1選用1A/600V的超快恢復(fù)二極管UF4005。次級(jí)繞組電壓通過(guò)VD2、C2、L1和C3整流濾波，獲得12V輸出電壓UO。UO值是由VZ2穩(wěn)壓值、光耦中LED的正向壓降、R1上的壓降這三者之和來(lái)設(shè)定的。改變高頻變壓器的匝數(shù)比和VZ2的穩(wěn)壓值，還可獲得其他輸出電壓值。R2和VZ2還為12V輸出提供一個(gè)假負(fù)載，用以提高輕載時(shí)的負(fù)載調(diào)整率。反饋繞組電壓經(jīng)VD3和C4整流濾波后，供給TOP224P所需偏壓。由R2和VZ2來(lái)調(diào)節(jié)控制端電流，通過(guò)改變輸出占空比達(dá)到穩(wěn)壓目的。共模扼流圈L2能減小由初級(jí)繞組接D端的高壓開(kāi)關(guān)波形所產(chǎn)生的共模泄漏電流。C7為保護(hù)電容，用于濾掉由初、次級(jí)耦合電容引起的干擾。C6可減小由初級(jí)電流的基波與諧波所產(chǎn)生的差模泄漏電流。C5不僅能濾除加在控制端上的尖峰電流，而且決定了自起動(dòng)頻率，它還與R1、R3一起對(duì)控制電路進(jìn)行補(bǔ)償。

　　該開(kāi)關(guān)電源模塊的SVUi、S1IO、ηUi的關(guān)系曲線如圖3所示。圖3(a)示出當(dāng)IO=1.67A時(shí)，電壓調(diào)整率SV與交流輸入電壓Ui的關(guān)系。圖3(b)示出在Ui=230V時(shí)負(fù)載調(diào)整率SI與輸出電流IO的關(guān)系。圖3（c）(d)分別示出當(dāng)PO=20W、4W時(shí)電源效率與交流輸入電壓Ui的關(guān)系曲線。　　在上電過(guò)程中，直流高壓UI建立之后需經(jīng)過(guò)160ms(典型值）的延遲時(shí)間，輸出電壓UO才達(dá)到12V的穩(wěn)定值。UO與UI的時(shí)序波形如圖4所示。延遲時(shí)間180－20=160ms。圖中假定Ui=212V，UI=Ui=300V。若需增加軟起動(dòng)功能以限制開(kāi)啟電源時(shí)的占空比，使UO平滑地升高，應(yīng)在VZ2的兩端并聯(lián)一只軟起動(dòng)電容C8(如圖1中虛線所示)。C8的容量范圍為4.7μF～47μF。當(dāng)C8=4.7μF、10μF、22μF、47μF時(shí)，所對(duì)應(yīng)的軟起動(dòng)波形如圖5所示。上述4種情況下，軟起動(dòng)時(shí)間依次為2.5ms（8.5－6ms）、2.5ms（8.5－6ms）、4ms(10－6ms)、8ms(14－6ms)。在軟起動(dòng)過(guò)程中UO是按照一定的斜率升高的，能對(duì)TOP224P起到保護(hù)作用。斷電后C8可通過(guò)R2進(jìn)行放電。

圖4UO與Ui的時(shí)序波形

圖5軟起動(dòng)波形