viper12A高频变压器使用电路.doc

芯片VIPER12A简介 芯片VIPER12A是意法半导体有限公司于2002年出的单片小功率开关电源。具有固定60kHz的开关频率，芯片的电源电压范围很宽(9V-38V)：具有电流控制型PWM调制器；具有滞后特性的欠压、过压、过流及过热保护功能等。芯片外围电路很简单并具有节能特性。由于VIPER12A内部的功率MOSFET管是一种特殊的“灵敏场效应管”如图1所示，有两个源极S1、S2，其中S1接外部参考地，S2用于电流检测，且IS1IS2，因此，能无损检测出漏极电流ID，从而达到节能。而其他类型开关电源的漏极电流都是百分之百地通过检测电阻，这必然增加功耗，导致电源效率降低。 图2为系统整体框图，电网电源经过整流滤波后可得到峰值约为310V的直流高压，同时还设有保护电路及抗电磁干扰电路，然后经过功率转化为+5V脉动直流电压，再经二次滤波后得到+5V恒压源。为了适应不同电压和负载的变化，从输出回路取样反馈，通过开关集成器控制输入回路，从而得到+5V稳压输出。本系统重点是电磁兼容(EMC)的设计。 电磁兼容(EMC)设计 开关电源是较强的电磁干扰发射源。这是因为开关电源的整流桥是非线性器件，其形成的电流是严重失真的正弦半波，含有丰富的高次谐波。同时，功率开关管等半导体元件也会生产电磁干扰。因此在设计中必须考虑电磁兼容性，主要抑制电磁干扰(EMI)和电磁脉冲(EMP)。 (1)抑制电磁干扰(EMI) 电磁干扰(EMI)又叫噪声干扰，要抑制EMI关键是噪声滤波器的设计。采用噪声滤波器能有效地抑制电网中的噪声进入设备，也可以抑制设备产生的噪声污染电网。噪声有两种，一种是共模噪声，另一种是差模噪声。共模噪声产生于相线与大地之间，差模噪声产生于相线之间。现在使用最多的滤波器是共模电感和电容串接这种类型，其原理如图3所示。将这个滤波电路一端接干扰源，另一端接被干扰设备，则La和C1，Lb和C2就构成两组低通滤波器，可以使线路上的共模EMI信号被控制在很低的电平上。该电路既可以抑制外部的EMI信号传入，又可以衰减线路自身工作时产生的EMI信号，能有效地降低EMI干扰强度。T1是共模电感(CommonmodeChoke)，也叫共模扼流圈。共模电感实质上是一个双向滤波器：一方面要滤除信号线上共模电磁干扰，另一方面又要抑制本身不向外发出电磁干扰，避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。共模电感的两个线圈绕在同一铁芯上，匝数和相位都相同(反向绕制)。这样，当电路中的正常电流流经共模电感时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼)，当有共模电流流经线圈时，由于共模电流的同向性，会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流。达到滤波的目的。 (2)抑制电磁脉冲(EMP) 抑制EMP主要是对浪涌保护。浪涌保护主要是防雷保护，就是在极短的时间内将设备上因感应雷击而产生的大量脉冲能量释放到安全地线上，从而保护整个设备。保护方法的基本要求是反应快，保证受保护电路的两端在抑制器起作用之前不出现快速上升的瞬时峰值。确保运行设备的安全。目前一般采用压敏电阻、稳压二极管和气体放电管三种保护方法。气体放电管一般由两种金属导体组成，并以10～15cm的距离隔开，管内含大量气体，当放电管两端电压上升到一定程度时，击穿隔离层，形成低阻抗，使得大量的能量通过放电管泄放到安全地线上，其缺点是易引起泄露，增加损耗。稳压二极管主要是利用二极管的雪崩现象，将瞬态高压钳位于稳压管的范围内，其缺点是承受的瞬态浪涌功率有限，如果采用较大功率的稳压管则价格昂贵。压敏电阻是可变电阻器,其反应时间取决于器件的物理结构和通过它的电流脉冲波形，压敏电阻的反应时间一般在500uS之内。压敏电阻的优点有三个：第一，能抗大能量的瞬态冲击；第二，它的PN结结构不同于稳压管，因此它的功耗小；第三，耐浪涌性好。本设计选用压敏电阻。 电路图如图4所示，此电路具有相当宽的输入电压85-265V，且用50Hz或60HZ的市电都有较好的输出电压稳定度。在交流接线端接入由共模扼流圈T1、C1、C2和R1构成的电磁干扰滤波器。C1和C2用安规电容即×电容专门滤除差模干扰。因C1的容量较大(0.1μF)，在其上并联R1，在断电后C1经R1进行放电，可避免电源进线端零、火带电。RT是热敏电阻，浪涌电流主要是由滤波电容充电引起的。如果不采取任何保护措施，浪涌电流值可接近几百安培（如C322uF）。因此必须在电源的输入端采取一些限流措施，才能有效地将浪涌电流减小到允许的范围之内。为了避免电子电路中在开机的瞬间产生的浪涌电流，在电源电路中串接一个功率型RT热敏电阻器，能有效地抑制开机时的浪涌电流