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激光電源

一種實(shí)用型的ATX電源設(shè)計(jì)(二)

星之球激光 來源:電子發(fā)燒友2011-11-17 我要評(píng)論(0 )   

3 3.3V磁放大器穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì) PC開關(guān)電源中的3.3V磁放大器穩(wěn)壓電路如圖3所示。磁放大器由取樣電路(R24和R26)、可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器(TL43 1)、磁復(fù)位控制電路(3A/40...

 3 3.3V磁放大器穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)

  PC開關(guān)電源中的3.3V磁放大器穩(wěn)壓電路如圖3所示。磁放大器由取樣電路(R24和R26)、可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器(TL43 1)、磁復(fù)位控制電路(3A/40V的PNP功率管TIP32)、可控磁飽和電感器(L4)等構(gòu)成。3.3V電壓經(jīng)過R24和R26分壓后獲得取樣電壓UO,接至TL431的輸出電壓設(shè)定端(UREF),與TL43 1中的2.5V帶隙基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后獲得誤差電壓Ur,經(jīng)R27加到VT2的基極上,VT2的集電極電流經(jīng)過超快恢復(fù)二極管VD9(UF4002)流到L4的右端。輸出整流管和續(xù)流二極管公用一只由安森美公司生產(chǎn)的MBR2045型20A/45V肖特基對(duì)管VD7,內(nèi)含整流管VD7a和續(xù)流二極管VD7b。C14為輸出濾波電容器。由L6、C15構(gòu)成后置濾波器。

 3.3V磁放大器穩(wěn)壓電路

  現(xiàn)對(duì)磁放大器的工作原理分析如下:當(dāng)單片開關(guān)電源內(nèi)部的MOSFET導(dǎo)通時(shí),輸出整流管VD7a截止,VD7b導(dǎo)通,由儲(chǔ)存在C14、C15上的電能繼續(xù)給負(fù)載供電。此時(shí)L4對(duì)高頻開關(guān)電流呈高阻抗。當(dāng)MOSFET關(guān)斷時(shí),VD7a并不立即導(dǎo)通,而是經(jīng)過一段延遲時(shí)間才能導(dǎo)通。由于磁復(fù)位電流的存在,二次繞組的正向電流必須先將磁復(fù)位電流抵消掉,L2上才能流過正向電流,使L2進(jìn)入磁飽和狀態(tài)并呈現(xiàn)低阻抗,進(jìn)而VD7a導(dǎo)通。磁復(fù)位的持續(xù)時(shí)間即阻斷輸出的延遲時(shí)間。此后輸出被接通,除給負(fù)載供電之外,還有一部分能量?jī)?chǔ)存在輸出濾波電容器C14、C15中,以便在VD7a截止時(shí)能維持輸出電壓不變。

  舉例說明,當(dāng)負(fù)載突然變輕而導(dǎo)致UO1(3.3V)輸出電壓升高時(shí),取樣電壓UQ也隨之升高,進(jìn)而使誤差電壓Ur升高。Ur經(jīng)過VT2、VD9輸出的磁復(fù)位電流增大,使磁復(fù)位時(shí)間延長,輸出脈沖寬度減小,使UO1又降至3.3V。反之亦然。因此,磁放大器可等效于一個(gè)脈寬調(diào)制器,通過精細(xì)調(diào)節(jié)脈沖寬度,可達(dá)到精密穩(wěn)壓目的。這就是磁放大器的穩(wěn)壓原理。

  傳統(tǒng)的鐵氧體磁心采用晶態(tài)結(jié)構(gòu)的材料,其原子在三維空間內(nèi)做有序排列而形成點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。而非晶態(tài)合金是指物質(zhì)從液態(tài)(或氣態(tài))急速冷卻時(shí),因來不及結(jié)晶而在常溫下原子呈無序排列狀態(tài)。非晶態(tài)合金的制造工序簡(jiǎn)單,節(jié)能效果顯著,它屬于新型綠色環(huán)保材料。非晶態(tài)合金具有高磁導(dǎo)率、高矩形比、磁心損耗低、高溫穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),這種材料適合制作可控磁飽和電感器,用于計(jì)算機(jī)的ATX電源中。

  L4采用美國Metglas公司生產(chǎn)的MP1305P4AS型高性能非晶態(tài)合金磁環(huán),用φ0.10mm漆包線均勻繞制7匝。常用非晶態(tài)磁環(huán)典型產(chǎn)品的主要參數(shù)見附表。MP1 305P4AS型號(hào)中的“13”代表外徑為1 3mm(標(biāo)稱值), “5”代表高度為5mm(標(biāo)稱值)。其磁路長度為3.46cm,有效橫截面積為0.057cm2,質(zhì)量為1.50g,飽和磁通密度為0.57T,矩形比為0.86,電阻率為0.142μΩ·cm,磁心損耗為318mW,長期工作溫度<120℃,居里點(diǎn)溫度為225℃(超過此溫度時(shí)磁滯現(xiàn)象會(huì)消失)。

  MP1 305P4AS的B-H曲線(亦稱磁滯回線)如圖4所示,B代表磁通密度(單位是T),H代表磁場(chǎng)強(qiáng)度(單位是A/m),圖中的實(shí)線和虛線分別對(duì)應(yīng)于100kHz、200kHz開關(guān)頻率。

 

4 145W多路輸出式PC開關(guān)電源的主電路設(shè)計(jì)

  由單片開關(guān)電源集成電路TOP247Y構(gòu)成145W多路輸出式PC開關(guān)電源的主電路如圖5所示。交流輸入電壓范圍是90~1 30V(典型值為110V)或180~265V(典型值為220V)。3路輸出分別為UO1(+1 2V,4.75A);UO2(+5V,1 1A),UO3(+3.3V,10A)。為了能與AT電源兼容,高頻變壓器并沒有專門的+3.3V繞組,而是利用5V繞組電壓,通過外部磁放大器電路獲得+3.3V輸出,這樣可簡(jiǎn)化高頻變壓器的設(shè)計(jì)。利用磁放大器還能進(jìn)一步提高了穩(wěn)壓性能??傒敵龉β蕿?45W,峰值輸出功率可達(dá)160W。增加了遙控通/斷電路,能遠(yuǎn)程控制開關(guān)電源的通、斷狀態(tài)。其電源效率η≥71%。當(dāng)輸入功率僅為0.91W時(shí),輸出功率可達(dá)0.5W,其功耗僅為0.41W,符合在這種情況下電源功耗不得超過1W的規(guī)定。S為110V/220V交流輸入電壓選擇開關(guān)。利用晶體管VT2、VT3、電阻R1、R2、R3、R5和R6來代替均衡電阻,構(gòu)成濾波電容C2、C3的均壓電路。

 

  該電路能降低電阻損耗。在設(shè)計(jì)電路時(shí),VT2采用MPSA42型高壓NPN晶體管,VT3采用MPSA92型高壓PNP晶體管,二者為互補(bǔ)對(duì)管,主要參數(shù)如下:U(BR)CEO=300V,IC=0.5A,PD=0.625W,hPE=25倍。當(dāng)S斷開時(shí)就選擇220V交流電。此時(shí)C2與C3相串聯(lián),總電容量變成6601μF。

 

  RV是壓敏電阻,當(dāng)電網(wǎng)上的浪涌電壓超過275V時(shí)RV迅速被擊穿,能起到鉗位保護(hù)作用。RT為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,在上電時(shí)起到限流保護(hù)作用。交流輸入端的EMI濾波器由C18、 C19、C1,共模扼流圈L3、C20、C22、C23和R10組成。其中C1、C22和C23均為安全電容(X電容)。R10為泄放電阻,斷電時(shí)可將電容上所積累的電荷泄放掉。電源啟動(dòng)時(shí)的欠電壓值是由R3、R5和R6的總串聯(lián)電阻值來決定的,當(dāng)交流電源電壓低于180V時(shí)禁止啟動(dòng)開關(guān)電源。另外,電阻R4、R14、R23和晶體管VT1還在X引腳構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的欠電壓保護(hù)電路,電源被啟動(dòng)后允許在低于140V直流電壓的情況下繼續(xù)工作。R7為延遲電阻。

  由二極管VD1、穩(wěn)壓管VDz1~VDz3、C4以及二次側(cè)電路中的R22和C9組成“穩(wěn)壓管/電容復(fù)位/鉗位”保護(hù)電路。該電路能提供復(fù)位電壓,無論在何種情況下都能將漏極電壓鉗制在安全范圍以內(nèi)(低于600V)。高頻變壓器的最大磁通密度應(yīng)小于0.25T。復(fù)位電路還與自動(dòng)降低最大占空比(Dmax)的電路配合工作,防止高頻變壓器出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)象并且避免負(fù)載短路時(shí)損壞電路。能自動(dòng)降低最大占空比的電路由R8、R13,C22,VDz4和VD5構(gòu)成。

  遙控通/斷電路由R12、C7、R24、VT4、C15、R25、R26、光耦合器IC4和VD6組成。在開啟狀態(tài)下,IC4的輸出信號(hào)使VT4導(dǎo)通,X引腳就通過電阻R12、VD6和R11接控制端C。在關(guān)閉狀態(tài)下,IC4和VT4處于截止?fàn)顟B(tài),X引腳經(jīng)過R12和R24接外部+12V待機(jī)電源,使TOP247進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。+12V待機(jī)電源通過R24和VD6給TOP247的控制端提供電流,使開關(guān)電源的功耗降至2mW。R11為偏置電阻。

  精密光耦反饋電路由光耦合器IC2(SFH615A)、可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器IC3(TL431)組成。該開關(guān)電源以5V作為主輸出,12V為輔助輸出。3.3V則是5V繞組電壓通過外部磁放大器電路后獲得的。

 

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