基于MC3423的OVP反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)
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1．3 輸出過壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)
MC3423是實(shí)現(xiàn)OVP檢測(cè)的專用芯片。MC3423一般和晶閘管(SCR)配合使用來構(gòu)成過壓保護(hù)電路(OVP)。OVP用于保護(hù)監(jiān)視電路，以避免其由于過壓或穩(wěn)壓器故障而造成損壞。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生過壓時(shí)，過壓檢測(cè)器將觸發(fā)SCR導(dǎo)通而短路系統(tǒng)電源，迫使電源進(jìn)入限流狀態(tài)或通過燒斷保險(xiǎn)絲來斷開系統(tǒng)供電。保護(hù)電壓閾值可通過外接分壓電阻來決定。為了避免被監(jiān)視電壓由于噪聲而導(dǎo)致OVP誤動(dòng)。引起保護(hù)動(dòng)作的最小持續(xù)時(shí)間可通過外接電容來調(diào)整。過壓保護(hù)電路的作用是在輸出電壓超過設(shè)計(jì)值時(shí)，把輸出電壓限定在安全范圍內(nèi)。MC3423主要由兩個(gè)比較器、一個(gè)內(nèi)部基準(zhǔn)電壓發(fā)生器、一個(gè)恒流源電路和驅(qū)動(dòng)三極管組成，MC3423的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳排列如圖3所示。其引腳功能如下：
Vec：芯片供電端，電壓為4．5～40 V；
Sense 1：第一個(gè)比較器反相輸入端，可通過分壓電阻接被監(jiān)視電壓，引腳正常輸出電壓為2．3～2．8 V：
Sense 2：第二個(gè)比較器同相輸入端，與電流源輸出腳(腳4)相連，引腳正常輸出電壓為2．3～2．8V；
Current Source：電流源輸出，引腳正常輸出電流為0．1～0．3 mA；
Remode Activation：遠(yuǎn)程作用輸入，第二個(gè)比較器強(qiáng)制作用腳，引腳電壓應(yīng)大于14V；
Indicator Output：過壓指示，三極管集電極開路輸出腳，使用時(shí)外接上拉電阻；
VEE：接地端；
Drive Output：過壓輸出驅(qū)動(dòng)引腳；當(dāng)檢測(cè)到過壓后，第8腳觸發(fā)外接SCR導(dǎo)通，該引腳采用射隨輸出。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/180255.htm
當(dāng)輸入超過MC3424的感應(yīng)電壓后，器件的過壓保護(hù)輸出引腳(8腳)將立即輸出一個(gè)電壓以觸發(fā)SCR導(dǎo)通，以使大電流通過SCR，從而保護(hù)用電系統(tǒng)，基于MC3423的OVP電路有兩種接法：
其一是當(dāng)輸出感應(yīng)檢測(cè)電壓接Sense 1(2腳)時(shí)，3腳和4腳須短路，如檢測(cè)到輸出過壓，8腳輸出電壓將觸發(fā)SCR導(dǎo)通；
其二是當(dāng)輸出感應(yīng)檢測(cè)電壓接Sense 2(3腳)時(shí)，3腳和4腳須斷路，此時(shí)如檢測(cè)到輸出過壓，8腳輸出電壓將觸發(fā)SCR導(dǎo)通。
MC3423的OVP應(yīng)用電路如圖4所示。
該過壓保護(hù)電路的輸入可通過R1和R2分壓后由Sense 1引腳輸入，R2應(yīng)小于10 kΩ，R2過大會(huì)引起電路漂移，R2通常可取2.7 kΩ；這樣，根據(jù)閥值電壓：
，即可得出R1。圖4中的Rg為SCR觸發(fā)限流電阻(取RG=470 Ω)。可控硅采用2N6400，它的正向?qū)娏鳛?6 A，浪涌電流為160 A，采用TO-220封裝。
許多情況下，MC3423都用于噪聲復(fù)雜的環(huán)境，為防止假過壓保護(hù)而影響負(fù)載的正常運(yùn)行，可利用MC3423具有的可編程延遲功能，來在MC-3423的3腳和4腳接陶瓷電容到地，并通過電容充放電來檢測(cè)是否由噪聲引起的過壓保護(hù)。如果電容未放電完，過壓狀態(tài)已消失，即認(rèn)定是由于噪聲引起的過壓，此時(shí)電路不產(chǎn)生動(dòng)作。
2 磁路設(shè)計(jì)
高頻電源變壓器一般有功率傳送、電壓變換和絕緣隔離三個(gè)功能。功率傳送有兩種方式：第一種是變壓器功率傳送方式，即加在原邊繞組的電壓在磁芯中產(chǎn)生磁通變化，使副邊繞組產(chǎn)生感應(yīng)電壓，從而使功率從原邊傳送到副邊；第二種是電感器功率傳送方式，也就是在原邊繞組輸入電能使磁芯激磁并轉(zhuǎn)變?yōu)榇拍軆?chǔ)存起來，然后通過去磁使副邊繞組感應(yīng)電壓，并變成電能釋放給負(fù)載。高頻變壓器通過原邊繞組和副邊繞組匝數(shù)的不同，可實(shí)現(xiàn)原邊和副邊電壓的隔離。
設(shè)計(jì)變壓器時(shí)，第一步是計(jì)算變壓器初級(jí)電感峰值電流。假設(shè)δmax=0．25，輸入的交流最低電壓為180 V，那么Vin min=180x1.4-22=230 V，22V為輸出電壓紋波和整流器的壓降。則變壓器初級(jí)峰值電流：
，因此，其開關(guān)管可選擇MTP3N60場(chǎng)效應(yīng)管，它的VDS=600V、ID=3．9 A、Pt=100W、VGS=20V；
接下來第二步是確定最小占空比δmin，然后是計(jì)算變壓器初級(jí)電感量
，接著選擇并確定磁芯及骨架尺寸，再計(jì)算空氣隙Lg和變壓器初級(jí)線圈的匝數(shù)L1，最后再計(jì)算各次級(jí)線圈的繞組。
3 整體電路設(shè)計(jì)
該電路設(shè)計(jì)可分為四部分：輸入電路、PWM控制電路、輸出保護(hù)電路和直流輸出電路，圖5所示是整個(gè)開關(guān)電源電路的原理圖。其中輸入電路直接可將交流220 V／50 Hz整流濾波成為300 V直流電壓，然后通過開關(guān)管MTP3N60將高頻變壓器初級(jí)300 V直流電壓逆變成高頻方波并由整流二極管1620和濾波電容再次整流濾波以輸出DC+5 V和DC+12 V。其中PC817、TL431屬于輸出反饋回路，當(dāng)輸出過大時(shí)，TL431導(dǎo)通，光耦PC817也隨之導(dǎo)通。從而控制UC3842第2腳的輸入電壓，而反饋輸入電壓則可改變UC3842第6腳輸出的PWM信號(hào)占空比，從而控制次級(jí)輸出平均直流電壓以使之達(dá)到穩(wěn)定。MC3423為過壓保護(hù)電路，過壓時(shí)，MC3423第8腳的輸出電壓將觸發(fā)SCR2N6400導(dǎo)通，從而起到分流作用以保護(hù)負(fù)載。
4 測(cè)試
測(cè)試時(shí)，先給UC3842外加16 V電源，以測(cè)試PWM系統(tǒng)是否起振，然后觀測(cè)第4腳是否輸出2．5V平均直流電壓(為頻率68 kHz±1O％的鋸齒波)，之后，可將變壓器初級(jí)輸出引腳斷開，測(cè)試300V直流電壓。此時(shí)連接UC3842第7腳Vcc的電壓應(yīng)為16 V；接著測(cè)試變壓器+5 V輸出端是否有30 V／70 kHz左右的脈沖電壓和+12 V輸出端是否有46V／140 kHz左右的脈沖電壓；再給輸出端加+12 V可變直流電壓，測(cè)試MC3423第8腳，調(diào)整直流電壓略高于+12 V。再次測(cè)試MC3423第8腳的輸出；然后再給輸出端加+5 V可變直流電壓，測(cè)試PC817各引腳電壓，調(diào)整直流電壓略高于+5 V，再次測(cè)試PC817各引腳電壓；下來將整機(jī)電路連接完整，確認(rèn)無(wú)誤時(shí)可短時(shí)間加電，斷開交流電源，檢查集成電路、三極管、二極管是否由發(fā)熱現(xiàn)象，電解電容是否有發(fā)熱或突起現(xiàn)象，如有則須查明原因并更換元器件。
該電路的測(cè)試結(jié)果為：當(dāng)輸出+5 V時(shí)，紋波為37 mV，輸出+12 V時(shí)的紋波為66 mV，線性調(diào)整率為0．0085％／V，負(fù)載調(diào)整率為1．785％／A。加上負(fù)載后測(cè)試，其+5 V輸出的最大電流為2．86 A，最高效率為95．3％；+12 V輸出時(shí)的最大電流為2．81 A，最高效率為93％，設(shè)計(jì)通過。
5 結(jié)束語(yǔ)
本文分電路和磁路兩部分給出了一種基于MC3423的OVP反激式開關(guān)電源的設(shè)計(jì)方法。同時(shí)給出了整個(gè)開關(guān)電路的電路圖和測(cè)試結(jié)果。根據(jù)測(cè)試結(jié)果證明，本設(shè)計(jì)可以滿足設(shè)計(jì)要求。
評(píng)論