5V/2A反激變換器電路原理
發(fā)布時間:2013/11/15 21:23:57 訪問次數:1308
為了從220V的交流市電中得到隔離的直流穩(wěn)壓電源,ESP150-15S常用的方法有兩種:一種是工頻變壓器加上整流、濾波、穩(wěn)壓等一系列電路,這也就是我們常說的線性電源;另一種就是開關電源。對于前者,盡管可以獲得很小的紋波,但需要一個笨重的變壓器,不論是成本還是體積都沒有優(yōu)勢了,更為重要的是,線性穩(wěn)壓器的低效率往往讓人難以接受。而開關電源的優(yōu)、缺點正好和線性電源相反,體積小、重量輕、效率高,但是紋波相對較大。
對于簡單的線性穩(wěn)壓電源,大多數愛好者DIY起來是沒有多大難度的,而開關電源不太一樣,因為使用的變壓器是非標準的,制作的門檻大大提高。這里,筆者介紹一款5V/2A的反激式開關電源制作的全過程。
由于反激式開關電源的定量化的理論比較復雜,本文將不涉及具體的分析和計算,只詳細介紹制作和測試過程,方便讀者能夠重復這個制作。
首先是保險絲,它為整個電路增加了一道屏障,當電路出現短路過流時,它將是電路安全的最后一道防線。C3和T2構成共模濾波電路,cl和T1的漏感構成差模濾波器。如果僅僅做實驗,不考慮EMI問題的話,C3、C1和T2可以省略。接下來交流市電通過整流橋VD2和濾波電容C6后,得到較為平坦的直流,對于220V輸入,這個直流電壓約為310V,并且會隨著負載變化有一定的變化。
下面看一下IC1的外圍電路。圖1中R2和R5用來在啟動之初給C8充電,充到一定值時,lcl開始工作,IC1工作所需的能量就從變壓器的輔助供電繞組經11:VD5整流后獲得。clo用來設置lcl內部開關管的開關頻率,按照圖中的取值,開關工作頻率約60kHz。Rl0相Rll用來設置最大工作電流的保護閾值,電路是通過檢測初級開關管電流來判斷次級是否過載或者短路的。次級過載時,流過初級開關管的電流變大,R10(或者R11)上的壓降變大,這個壓降達到一定值(0.6v)時,電路停止工作。所以,調節(jié)R10和R11的阻值可以得到合適的過流保護閾值。
由于變壓器的初級和次級之間并非理想的全耦合,也就是說變壓器存在漏感,那么在開關關斷時,漏感中的能量無法耦合到次級,這將導致初級出現反電勢尖峰,這個尖峰很容易導致開關管瞬間損壞。圖1所示的R4、G5和VD3構成尖峰抑制電路,反電勢尖峰通過VD3后被R4和c5吸收。
變壓器次級的電路就比較好理解了,VD1和G4分別為輸出二極管和輸出電容,R1和C2用來保護二極管,C2的充放電為二極管提供恢復時間,在實驗情況下,這一部分可以省略。為了減小紋波,增加了一級由Ll和C7構成的LC濾波器。當紋波要求不高時這一級電路也可以去掉。
最后到了電壓采樣和反饋部分,這部分包括一個光耦和一個由TL431構成的電壓監(jiān)測器。我們假設電網電壓升高,那么此時輸出電壓隨之增大,11-4 31的REF端(由R9和R12分壓得到的一半輸出電壓)電壓也會增大,此時流入TL431陰極的電
流將會增大.TL431上的壓降減小,流過光耦內部發(fā)光二極管的電流增大,反饋到IC1后,IC1通過減小內部開關管的導通時間(占空比)來降低輸出電壓。其中,R8~OC9為TL431的補償電路,實驗時可以省略。同樣,當負載等其他因素引起輸出電壓升高或降低時,反饋電路將通過上述過程來維持輸出電壓穩(wěn)定。
為了從220V的交流市電中得到隔離的直流穩(wěn)壓電源,ESP150-15S常用的方法有兩種:一種是工頻變壓器加上整流、濾波、穩(wěn)壓等一系列電路,這也就是我們常說的線性電源;另一種就是開關電源。對于前者,盡管可以獲得很小的紋波,但需要一個笨重的變壓器,不論是成本還是體積都沒有優(yōu)勢了,更為重要的是,線性穩(wěn)壓器的低效率往往讓人難以接受。而開關電源的優(yōu)、缺點正好和線性電源相反,體積小、重量輕、效率高,但是紋波相對較大。
對于簡單的線性穩(wěn)壓電源,大多數愛好者DIY起來是沒有多大難度的,而開關電源不太一樣,因為使用的變壓器是非標準的,制作的門檻大大提高。這里,筆者介紹一款5V/2A的反激式開關電源制作的全過程。
由于反激式開關電源的定量化的理論比較復雜,本文將不涉及具體的分析和計算,只詳細介紹制作和測試過程,方便讀者能夠重復這個制作。
首先是保險絲,它為整個電路增加了一道屏障,當電路出現短路過流時,它將是電路安全的最后一道防線。C3和T2構成共模濾波電路,cl和T1的漏感構成差模濾波器。如果僅僅做實驗,不考慮EMI問題的話,C3、C1和T2可以省略。接下來交流市電通過整流橋VD2和濾波電容C6后,得到較為平坦的直流,對于220V輸入,這個直流電壓約為310V,并且會隨著負載變化有一定的變化。
下面看一下IC1的外圍電路。圖1中R2和R5用來在啟動之初給C8充電,充到一定值時,lcl開始工作,IC1工作所需的能量就從變壓器的輔助供電繞組經11:VD5整流后獲得。clo用來設置lcl內部開關管的開關頻率,按照圖中的取值,開關工作頻率約60kHz。Rl0相Rll用來設置最大工作電流的保護閾值,電路是通過檢測初級開關管電流來判斷次級是否過載或者短路的。次級過載時,流過初級開關管的電流變大,R10(或者R11)上的壓降變大,這個壓降達到一定值(0.6v)時,電路停止工作。所以,調節(jié)R10和R11的阻值可以得到合適的過流保護閾值。
由于變壓器的初級和次級之間并非理想的全耦合,也就是說變壓器存在漏感,那么在開關關斷時,漏感中的能量無法耦合到次級,這將導致初級出現反電勢尖峰,這個尖峰很容易導致開關管瞬間損壞。圖1所示的R4、G5和VD3構成尖峰抑制電路,反電勢尖峰通過VD3后被R4和c5吸收。
變壓器次級的電路就比較好理解了,VD1和G4分別為輸出二極管和輸出電容,R1和C2用來保護二極管,C2的充放電為二極管提供恢復時間,在實驗情況下,這一部分可以省略。為了減小紋波,增加了一級由Ll和C7構成的LC濾波器。當紋波要求不高時這一級電路也可以去掉。
最后到了電壓采樣和反饋部分,這部分包括一個光耦和一個由TL431構成的電壓監(jiān)測器。我們假設電網電壓升高,那么此時輸出電壓隨之增大,11-4 31的REF端(由R9和R12分壓得到的一半輸出電壓)電壓也會增大,此時流入TL431陰極的電
流將會增大.TL431上的壓降減小,流過光耦內部發(fā)光二極管的電流增大,反饋到IC1后,IC1通過減小內部開關管的導通時間(占空比)來降低輸出電壓。其中,R8~OC9為TL431的補償電路,實驗時可以省略。同樣,當負載等其他因素引起輸出電壓升高或降低時,反饋電路將通過上述過程來維持輸出電壓穩(wěn)定。
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