开关电源的工作原理与电路设计.ppt

开关电源分布参数分析 112 RCD和LCD保护电路的计算 在开关管关断的瞬间，开关变压器铁芯中储存的能量会通过初级线圈的漏感产生很高的尖峰电压脉冲；此尖峰脉冲与输入电压，以及与次级线圈反射到初级线圈的反电动势电压迭加后，一起加到开关管的D-S极之间，将很容易把电源开关管击穿；因此，必须要在开关变压器初级线圈回路中设置一个RCD尖峰脉冲电压吸收电路，以保护开关管过压击穿。 7.0 开关变压器存在漏感，当开关管关断时，储存于变压器初级线圈漏感中的磁能量会转变为尖峰脉冲电压，如果不采取措施对此脉冲进行抑制，尖峰脉冲电压与输入电压和励磁线圈产生的反电动势迭加后，再加到电源开关管的源极和漏极两端，很容易把开关管击穿。 对漏感产生的尖峰脉冲进行抑制，最有效的方法是采取RCD尖峰脉冲吸收电路，但RCD电路参数的选择，一直是一个令人感到头疼的问题。 113 图7-1 RCD电路参数选择不合适，一个是起不到对开关管的过压保护作用，开关管很容易因过压击穿；另一个是增加电源开关管的损耗，使开关管的温升提高，降低开关电源的工作效率。 概 述 NE555在双晶体管他激式开关电源中的应用 80 NE555内部有两个电压比较器，6脚和2脚分别为两个比较器的输入端，两个比较器的基准电压通过内部3个等值电阻分压得到，也可通过外部电路改变5脚的电位来改变基准电压的大小。 4脚为输出信号控制端，高电平为输出信号开关被接通。 图3-22 R8为C11的充电电阻，改变R8电阻的大小，可改变输出脉冲的宽度。 R9为放电电阻，改变R9电阻的大小，可改变输出脉冲的占空比D。 5脚是电压比较器的一个输入端，改变5脚的电位可以改变PWM脉冲的宽度（占空比），变压器次级线圈N2的反激输出电压通过D6整流，再经C9滤波，可作为反激输出电压的误差信号；此误差信号通过稳压二极管DZ1直接加到5脚来控制PWM脉冲的占空比，以达到稳定输出电压的目的。这种取样电路瞬态控制特性特别好，但由于变压器线圈之间有漏感，与直接从输出电压端取样的效果还是存在一定误差别。 81 图3-23 双晶体管他激式开关电源的稳压、过压、过流保护功能 4脚具有输出禁止功能，N2输出的正、反激电压通过R6和C10积分后，可得到一个锯齿波，锯齿波的正半周的幅度与N2正激输出电压的幅度和脉冲宽度成正比，负半周的幅度与N2反激输出电压的幅度和宽度成正比，锯齿波电压经DZ2被加到放大器V3的输入端，V3的输出接4脚，当锯齿波正半周的幅度高于DZ2的稳压值时，V3导通，NE555输出脉冲被禁止，从而可实现对开关电源输出的过压、过流保护。 82 图3-24 NE555的工作电压，以及稳压、过压、过流控制用的误差信号，均来自变压器次级线圈N2。因此，电路特别简单，并且，高温性能及瞬态控制特性特别好，因为其省去了一个光耦。 采用NE555实现稳压、过压、过流保护控制的工作原理 双晶体管他激式开关电源各参数的调整 当输出电压需要调整时，可改变稳压二级管DZ1的数值，需要微调时，可在D6整流回路中串联一个500欧姆左右的可变电阻，此电阻的阻值不能大，否则影响稳压效果。 如果要对过流、过压数值进行调整，可把电阻R6改成可变电阻。当R6与C10的乘积正好与正激脉冲的宽度相等时，C10两端的电压正好等于脉冲幅度的63%。以此数据来选择稳压二极管DZ2的稳压值。DZ2的稳压值一般选择约等于正激脉冲幅度的一半。 图3-25 83 双晶体管他激式开关电源试验电路之一 84 图3-26 双晶体管他激式开关电源试验电路之二 85 图3-27 86 双晶体管他激式开关电源试验电路之三 图3-28 双晶体管他激式开关电源试验电路之四 图3-29 87 双晶体管他激式开关电源电路设计要点① 88 图3-26为双晶体管反激式开关电源试验电路之一，在图3-26中，有几个地方是值得特别注意的。 电容C12、二极管D10、电阻R11电路的主要作用，是用来加速V2、V1的开/关速度的，以降低开关管V2、V1的开关损耗。 V1与V2串联当开关管使用，但开关损耗功率几乎都是由V1来担当。因为，正常工作时，V2的工作电压基本上就是V1的基极电压，一般只有几伏到十几伏，而V1的工作电压基本上就等于输入电压，因此开关损耗基本上都是由V1来承担。 V1的耐压，从理论进行分析，其最大值可达到BVcbo值，但在实际应用中，V1的耐压还与V2的关断速度有关，以及与V2的耐压也有关。如果V2的关断时间非常短，则在V2关断期间，流过V1发射极的电流非常小，此电流在V1内部产生的功率密度也将很小，这样就不容易使V1因局部过功率而击穿。实际上，晶体管击穿也是属于热击穿，当晶体管内部的功率密度过大，瞬间产生的热量无法释放时，就会产生热击穿。 另外，由于V2的关断