總結(jié)開(kāi)關(guān)電源電路、原理、經(jīng)驗(yàn)10條
發(fā)布時(shí)間:2018-09-28 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】在小功率設(shè)計(jì)中,一般很少用到整流橋的并聯(lián),但在某些大功率輸出的情況下,不想增添新的器件單個(gè)整流橋電流又不滿足輸入功率要求,就需要用到整流橋的并聯(lián)了,整流橋的并聯(lián)不能采用兩個(gè)整流橋各自整流后直流并聯(lián)的方式,也就是不能采用圖1的方式,因?yàn)檎鳂驔](méi)有配對(duì),單純靠自身的V-I特性,一般是無(wú)法均流的,這樣就會(huì)造成兩個(gè)整流橋發(fā)熱不一致。
1、整流橋并聯(lián)
在小功率設(shè)計(jì)中,一般很少用到整流橋的并聯(lián),但在某些大功率輸出的情況下,不想增添新的器件單個(gè)整流橋電流又不滿足輸入功率要求,就需要用到整流橋的并聯(lián)了,整流橋的并聯(lián)不能采用兩個(gè)整流橋各自整流后直流并聯(lián)的方式,也就是不能采用圖1的方式,因?yàn)檎鳂驔](méi)有配對(duì),單純靠自身的V-I特性,一般是無(wú)法均流的,這樣就會(huì)造成兩個(gè)整流橋發(fā)熱不一致。而采用圖2的方式,通常認(rèn)為在一個(gè)封裝內(nèi)的兩個(gè)二極管是非常匹配的,是可以均分電流的,所以采用圖2的方式就可以實(shí)現(xiàn)整流橋的并聯(lián)了。
2、浮地驅(qū)動(dòng)
在驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)中,經(jīng)常會(huì)提到MOS管需要浮地驅(qū)動(dòng),那么什么是浮地驅(qū)動(dòng)呢?簡(jiǎn)單的說(shuō)就是MOS管的S極與控制IC的地不是直接相連的,也就是說(shuō)不是共地的。以我們常用的BUCK電路為例,如下圖:控制IC的地一般是與輸入電源的地共地的,而MOS管的S極與輸入電源的地之間還有一個(gè)二極管,所以控制IC的驅(qū)動(dòng)信號(hào)不能直接接到MOS管的柵極,而需要額外的驅(qū)動(dòng)電路或驅(qū)動(dòng)IC,比如變壓器隔離驅(qū)動(dòng)或類似IR2110這樣的帶自舉電路的驅(qū)動(dòng)芯片。
當(dāng)然還有另外的方式,那就是采用別的方式給控制IC供電,然后將控制IC的地連接到MOS管的S端,這樣就不是浮地了,控制IC的輸出就可以直接驅(qū)動(dòng)MOS管。
3、滯環(huán)比較器
在保護(hù)電路中,為了防止保護(hù)電路在保護(hù)點(diǎn)附近來(lái)回震蕩,所以一般都增加一定的滯環(huán)。
在下圖中,1M電阻就起到滯環(huán)的作用,如果沒(méi)有1M電阻,很明顯,VF電壓達(dá)到2.5V運(yùn)放輸出低電平,低于2.5V,運(yùn)放輸出高電平。增加1M電阻后,在運(yùn)放輸出低電平時(shí),6腳電平為0.7+(2.5-0.7)*1000/1010=2.48V。當(dāng)VF低于6腳電平后,7腳輸出高電平(如果運(yùn)放供電15V,7腳輸出可按照14V計(jì)算)可以計(jì)算此時(shí)6腳電平為2.5+(14-2.5)*10/1010=2.61V,如果這是一個(gè)輸入欠壓保護(hù)電路,且VF為100:1的取樣,則當(dāng)輸入電壓高于261V,電路正常工作,當(dāng)電壓低于248V才會(huì)欠壓保護(hù),這樣就增強(qiáng)了保護(hù)電路的抗干擾能力。
一般經(jīng)常用到滯環(huán)比較器的地方有:過(guò)欠壓保護(hù)電路、轉(zhuǎn)燈電路等。
4、誤差放大器輸出鉗位電路
設(shè)計(jì)電源中,無(wú)論是恒壓源還是恒流源,只要是閉環(huán)控制,總少不了誤差放大器,在進(jìn)入閉環(huán)之前,誤差放大器輸出電壓為最高值,正常來(lái)說(shuō),誤差放大器供電一般在15V左右,則誤差放大器的輸出在開(kāi)環(huán)的時(shí)候?yàn)?4V左右,隨著輸入信號(hào)的增加,達(dá)到穩(wěn)壓(穩(wěn)流)點(diǎn)后,誤差放大器從最高點(diǎn)開(kāi)始降低直到閉環(huán)需要的值,在誤差放大器輸出降低過(guò)程中,時(shí)間越常自然輸出超調(diào)越大電路越不容易進(jìn)入穩(wěn)定。
增加一個(gè)二極管+穩(wěn)壓管后,可以在一定程度上改善這個(gè)問(wèn)題,如下圖所示,如果穩(wěn)壓管是5V的,那么在開(kāi)環(huán)的時(shí)候,誤差放大器輸出被鉗位在6V左右,這樣當(dāng)進(jìn)入閉環(huán)的時(shí)候,誤差放大器輸出就不是從14V開(kāi)始下降而是從6V左右,降低到閉環(huán)需要的電壓值自然需要的時(shí)間就短,電路就越容易進(jìn)入穩(wěn)定。
大家可以去看看IC內(nèi)部的誤差放大器輸出,無(wú)論IC供電電壓多少伏,誤差放大器輸出電壓的最大值應(yīng)該都不會(huì)是IC供電電壓,而是6V左右吧,不知道是不是也是基于這個(gè)原因。
5、雙環(huán)控制系統(tǒng)的切換
在設(shè)計(jì)電路中,帶有限流功能的恒壓源及帶有限壓功能的恒流源相信大家都不陌生,很多網(wǎng)友在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候,有時(shí)候會(huì)采用下圖所示電路,一個(gè)穩(wěn)壓環(huán)一個(gè)穩(wěn)流環(huán),逐漸增加負(fù)載,穩(wěn)流環(huán)輸出低電平進(jìn)入限流,當(dāng)負(fù)載減小退出限流的時(shí)候,穩(wěn)壓環(huán)需要一個(gè)切換時(shí)間,那么就出現(xiàn)了兩環(huán)路都不工作的一個(gè)空白區(qū),在這時(shí)間內(nèi),電路相當(dāng)于開(kāi)環(huán),對(duì)電路來(lái)說(shuō),總歸不是好事。 但如果第二個(gè)電路,就不存在這樣的問(wèn)題,限流的時(shí)候,穩(wěn)流環(huán)拉低穩(wěn)壓環(huán)的基準(zhǔn),在這個(gè)過(guò)程中,兩個(gè)環(huán)路都在工作,即使在限流過(guò)程中,突然斷開(kāi)負(fù)載,由于穩(wěn)壓環(huán)一直在工作,所以在很短時(shí)間內(nèi)電路就會(huì)進(jìn)入穩(wěn)定。而不會(huì)出現(xiàn)上述電路的空白區(qū)。
6、漏感的測(cè)量
在電源變壓器設(shè)計(jì)過(guò)程中,相信大家都很清楚變壓器的漏感如何測(cè)量,很多網(wǎng)友經(jīng)常在帖子里提到,我的變壓器電感1mH漏感600uH,如果你也測(cè)量到這種情況,那么最好再確認(rèn)一下,因?yàn)槲覀冎缆└袃?chǔ)存的能量是無(wú)法傳遞到副邊的,如果你的變壓器參數(shù)如上所說(shuō),你想想你的變壓器的效率會(huì)有多少?還有的網(wǎng)友會(huì)納悶,自己繞的變壓器明明漏感測(cè)試的不大,為什么在應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)那么大的尖峰?因?yàn)樵趯?shí)際工作中,不僅僅變壓器的漏感在起作用,你的布線電感也在起作用。
正確的測(cè)試漏感的方法應(yīng)該是其余器件先不焊,將變壓器首先焊接在PCB上,然后用粗短線將MOS管,輸出整流二極管短接,將輸出濾波電容短接,從輸入濾波電容測(cè)量進(jìn)去得到的是輸入的漏感。將輸入濾波電容短接,從輸出濾波電容測(cè)量進(jìn)入,得到的是輸出端的漏感,這樣的測(cè)試方法考慮了PCB的分布電感,更接近實(shí)際的情況。
7、MOS管的驅(qū)動(dòng)
借用一個(gè)圖,這個(gè)圖是過(guò)欠壓、過(guò)流保護(hù)的電路,分別通過(guò)兩個(gè)光耦控制驅(qū)動(dòng)信號(hào),正常情況下光耦導(dǎo)通,MOS管導(dǎo)通,出現(xiàn)異常后光耦切斷,MOS管斷開(kāi),這個(gè)圖至少有兩個(gè)明顯的錯(cuò)誤,大家看看在哪里。(R6R7為1k,R25R26為10k)
8、反饋電路中兩個(gè)電阻的選擇依據(jù)
以384X電路為例,常用的光藕隔離反饋電路接法有兩種,一種是將2腳接地,光藕4腳接1腳,通過(guò)拉低1腳的電平來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。
有的人覺(jué)得這種方式不合理,會(huì)采用下圖的方式,這種方式也是一樣的道理,這里以下圖為例說(shuō)明電阻R5及R6的選擇。
電路中,R7、R8接成比例放大,放大倍數(shù)為1,也就是R7=R8,電容C2主要起濾波作用,我一般選擇的很小100P。如果電流采樣信號(hào)在0-1V范圍內(nèi),電路都正常工作,對(duì)應(yīng)COMP端電壓,就是就是1V--4.4V(內(nèi)部二極管壓降認(rèn)為0.7V,1V為PDF提供的最低工作電壓)那么折算到R6上電壓應(yīng)該能在0.6V--4V變化。如果光藕傳輸比為β,則可以得到下面的式子 4≤R6*(V0-2.5-1.1)*β/R5
也就是說(shuō),當(dāng)光藕原邊流過(guò)最大電流的時(shí)候,副邊電流在R6上的壓降應(yīng)不小于4V。至于R5的選擇,我在另一個(gè)帖子提到,一般光偶原邊電流控制在5mA即可,這樣就可以選擇R6的值。
9、小功率反激類電源的調(diào)試
小功率反激類輸出電源,對(duì)于經(jīng)常設(shè)計(jì)的人來(lái)說(shuō),基本都是空載或輕載直接上電,由于 已經(jīng)輕車熟路,所以基本不會(huì)有什么問(wèn)題,主要問(wèn)題在于參數(shù)的優(yōu)化。但對(duì)于菜鳥(niǎo)或新手來(lái)說(shuō),有時(shí)候電路原理還不是很明了,想通過(guò)動(dòng)手來(lái)加強(qiáng)印象,如果自己做出來(lái)的電源直接上電,估計(jì)炸機(jī)的可能性會(huì)超過(guò)一半,所以還是循序漸進(jìn)好一些。首先,單獨(dú)給控制IC供電,看看IC工作是否正常,主要看頻率及MOS管的驅(qū)動(dòng)信號(hào),如果單獨(dú)供電,IC都工作不正常的話,你如果直接上電后果是什么不用說(shuō)了吧?IC單獨(dú)供電正常后,我一般都是找一個(gè)帶限流功能的直流輸出電源給自己設(shè)計(jì)的電源供電,然后空載上電,看輸出電壓是否正常,由于直流輸出電源帶限流功能,所以即使存在問(wèn)題也是供電電源限流保護(hù),空載輸出電壓正常再逐漸加載。如果沒(méi)有帶限流功能的直流電源,我的意見(jiàn)也不要貿(mào)然直接加交流,可以在交流輸入端串聯(lián)一個(gè)白熾燈做限流功能,然后看空載是否正常,如果正常后再將白熾燈去掉加交流,這樣會(huì)安全一些。
10、交叉調(diào)整率是如何產(chǎn)生的
上面這個(gè)圖,如果沒(méi)有R及L,就是一個(gè)很普通的反激電路輸出整流的兩個(gè)繞組,在這里,R為變壓器及布線部分的直流阻抗,L為變壓器繞組的漏感,N1N2就是理想的變壓器繞組了。對(duì)于理想的變壓器繞組,繞組電壓正比于匝比,也即是如果5匝繞組輸出5V,那么10匝繞組輸出就是10V。
如果第一個(gè)繞組是穩(wěn)壓5V輸出的,在空載情況下,繞組基本沒(méi)有電流,R1、L1上壓降可以不考慮,二極管壓降為電流是零時(shí)候的壓降值。這個(gè)時(shí)候N1繞組電壓可以認(rèn)為是輸出電壓5V+二極管壓降0.4V。那么10匝繞組的電壓就是2*(5+0.4)=10.8V,繞組空載的時(shí)候,輸出電壓為10.4V,隨著第二個(gè)繞組帶載電流增大,電阻R2及L2上壓降增加,二極管V2壓降也增加,那么C2上電壓逐漸開(kāi)始降低,這個(gè)電壓的變化為N2繞組的負(fù)載調(diào)整率,而不是交叉調(diào)整率。
在輔繞組負(fù)載不變的情況下,如果主繞組帶載變化,隨著電流的增加,R1、L1及V1的壓降都會(huì)增加,從而引起N1繞組電壓的增加(因?yàn)橐WCC1上電壓不變)。假設(shè)主繞組帶載后N1繞組電壓由原來(lái)的5.4V變成了6V.那么N2繞組的電壓將變成12V,輸出電容C2上的電壓就會(huì)變成11.6V,這個(gè)由于主繞組帶載而引起的輔繞組電壓由10.4V變成了11.6V的情況,就是交叉調(diào)整率。
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