空調(diào)控制器開關(guān)電源設(shè)計(jì)的方案
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電路的基本結(jié)構(gòu)
由NCP1014構(gòu)成的10瓦隔離式空調(diào)控制器開關(guān)電源，其電路采用常見的反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2所示。FR1為熔斷電阻器，D1－4為輸入級整流管，C1及C2為輸入級濾波電容，L1為輸入級EMI差模抑制電感。D5、C3和R1分別為吸收電路超快恢復(fù)二極管、高壓陶瓷電容和功率電阻。T1為EE22鐵氧體磁芯高頻功率開關(guān)變壓器。U1為NCP1014單片開關(guān)電源IC，D6、R2和C4分別為輔助電源整流二極管、限流電阻和電解濾波電容。U2、R3和ZD1分別為次級電壓反饋高壓隔離光耦、限流電阻和電壓參考穩(wěn)壓二極管。D7和C6分別為12伏輸出電源超快恢復(fù)整流二極管和電解濾波電容。U3和C7分別為5伏輸出電源穩(wěn)壓IC和電解濾波電容。C5為安規(guī)Y2電容。
電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)
以圖2為例，介紹用NCP1014設(shè)計(jì)空調(diào)控制器開關(guān)電源電路的基本要點(diǎn)。
● 高頻功率開關(guān)變壓器T1
高頻開關(guān)變壓器是開關(guān)電源核心器件之一，其參數(shù)的設(shè)計(jì)直接影響到開關(guān)電源的許多性能。設(shè)計(jì)時(shí)須全面綜合考慮開關(guān)電源各個(gè)方面因素。采用不連續(xù)模式時(shí)，開關(guān)變壓器的電感量應(yīng)選擇少一些，反之，采用連續(xù)模式時(shí)，變壓器電感量應(yīng)選擇大一些。變壓器匝比的選擇應(yīng)結(jié)合需要的最大占空比、功率開關(guān)管和次級整流二極管的反向耐壓值來考慮。一般來講，功率小的開關(guān)電源采用不連續(xù)的工作模式。
● 初級輸入濾波電容C1和C2
C1和C2可選用普通的電解電容，主要作用是對輸入電壓平滑濾波，濾除100赫茲紋波電壓，為開關(guān)電源提供相對穩(wěn)定的直流電壓。寬電壓輸入范圍時(shí)，C1和C2至少要保證開關(guān)電源每瓦有2微法以上的電容量。
● 差模抑制電感L1
L1與輸入電容C1和C2一起構(gòu)成Л型濾波電路，起到抑制開關(guān)電源EMI的作用。推薦L1采用帶鐵氧體磁芯的電感，L1的電感量應(yīng)大于或等于設(shè)計(jì)值，所能承受的有效值電流也要留出一定余量。
● 初級RCD吸收電路R1、C3和D5
其主要作用是用來吸收功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的上升沿尖峰電壓能量，減少尖峰電壓幅值，防止功率開關(guān)管過電壓擊穿。R1要求采用1W以上的功率電阻，阻值在68千歐左右。C3要求用低等效串聯(lián)電阻的陶瓷電容，容量在1000皮法左右，耐壓值在400伏以上。D5則要求選用超快恢復(fù)二極管，反向耐壓值在600伏以上。
● 輔助電源電路R2、C4和D6
C4選用22微法普通的電解電容。D6要求用有足夠高反向耐壓的開關(guān)二極管。由于NCP1014的過載、過壓和過流等保護(hù)功能是通過檢測輔助電源的電壓幅值來實(shí)現(xiàn)的，R2阻值調(diào)整要特別注意，阻值過大，IC容易欠壓保護(hù)，反之，又可能過壓保護(hù)。
● 次級輸出濾波電容C6
C6的主要作用是平滑濾波。鑒于C6的等效串聯(lián)電阻（ESR）和容量直接決定了輸出電壓的紋波電壓大小，因此，要盡量選擇低ESR值和容量大的電解電容。
● 反饋取樣電路U2、R3和ZD1
U2選用普通隔離光耦，如PC817。穩(wěn)壓管ZD1提供12伏輸出電壓的參考電壓，R3是穩(wěn)壓管ZD1的限流電阻，將穩(wěn)壓管的工作電流限制在5～10mA。也可通過調(diào)整R3阻值微調(diào)12伏的電壓值。
● 次級整流二極管D7
D7應(yīng)選用具有足夠高反向耐壓的超快恢復(fù)二極管。為減少正向?qū)〒p耗，也可選用有足夠高反向耐壓的肖特基二極管。不連續(xù)模式時(shí)，D7的反向恢復(fù)時(shí)間應(yīng)小于75ns，采用連續(xù)模式時(shí)，要求D7的反向恢復(fù)時(shí)間小于35ns。MUR220屬于這類超快恢復(fù)二極管。不要使用普通的快恢復(fù)二極管，因?yàn)?，這種管子的反向恢復(fù)時(shí)間有幾百ns。
● 二次5伏線性穩(wěn)壓電路U3和C7
U3選用價(jià)格低廉TO220封裝的7805穩(wěn)壓IC，由于5伏電源電流較少，U3輸入端可直接連至12伏電源。C7選用47微法普通的電解電容就能滿足要求。
結(jié)束語
家用空調(diào)控制器電源采用開關(guān)電源方案是空調(diào)產(chǎn)品發(fā)展的最終趨勢。NCP1014單片開關(guān)電源方案具有性能穩(wěn)定可靠、使用靈活、電路簡單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，在家用空調(diào)控制電源中具有相當(dāng)大的應(yīng)用市場。如有需要，利用NCP1014也可設(shè)計(jì)多路輸出式開關(guān)電源，其要點(diǎn)是電源總的輸出功率等于各路輸出功率之和。
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