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【收藏(cáng)】6大(dà)常用(yòng)電源(yuán)設計電(diàn)路(lù),工(gōng)程師寶典(diǎn)!

更新(xīn)時間:2023-05-15 點擊(jī)量:1614
電子(zǐ)信(xìn)息技術的飛(fēi)速發展(zhǎn)推(tuī)動了電源(yuán)技術(shù)這一領域的飛速(sù)前進,同(tóng)時也給(gěi)電(diàn)源工程(chéng)技術人(rén)員帶來(lái)了的機遇和(hé)挑戰(zhàn),小到家(jiā)用電器(qì),大(dà)到(dào)大型(xíng)電(diàn)力行業所用(yòng)的(dí)儀器設備(bèi),無不需要電源(yuán)來(lái)提(tí)供(gōng)能(néng)源(yuán),這(zhè)也更需(xū)要大量具有電(diàn)源專(zhuān)業知識(shí)水平的(dí)工程師(shī)來完成(chéng)設計(jì)和開發。


而電源(yuán)工程師主(zhǔ)要(yào)是指(zhǐ)從事(shì)開關,通(tōng)訊(xùn),設(shè)備(bèi)等電源的(dí)設計與研發工作(zuò)的相(xiāng)關人員。

那麼,一個成熟的(dí)電源工(gōng)程(chéng)師是(shì)怎(zěn)樣工作的呢(ní)?主(zhǔ)要有(yǒu)十點(diǎn)

  • 一:接過(guò)電(diàn)源(yuán)設計要(yào)求(qiú)!評估成(chéng)本,定可行性方案。

  • 二:根據(jù)客戶報(bào)價!給定大體(tǐ)的(dí)元(yuán)件(jiàn)成(chéng)本與生(shēng)產(chǎn)成(chéng)本(běn),可行性(xìng)電(diàn)路(lù)。

  • 三:構(gòu)想出原(yuán)理圖(tú)!確(què)定所選取(qǔ)的功(gōng)率(shuài)管,變壓(yā)器(qì),穩定簡(jiǎn)單生產又方便的原理方案。

  • 四:根據(jù)原理(lǐ)圖,客戶給定的樣板要求或外殼要求(qiú)設(shè)計(jì)PCB。

  • 五:根(gēn)據原理圖,裝配(pèi)合適元件,對(duì)電(diàn)器參數調整(zhěng)。讓本(běn)機在低(dī)要求(qiú)下(xià)能(néng)正常工作(zuò)。

  • 六:上(shàng)負載測(cè)試,功(gōng)率達80測(cè)式(shì),檢(jiǎn)查(chá)輸(shū)出(chū)波形(xíng),電壓要(yào)求,電(diàn)磁性(xìng)能,功率(shuài)管溫(wēn)度(dù),電(diàn)壓穩(wěn)定度,轉(zhuǎn)換效率。在(zài)這一(yī)個程中,對電子元件(jiàn)進(jìn)行合(hé)適(shì)的(dí)參數(shù)調(tiáo)整。

  • 七:強(qiáng)化測(cè)試!也就是超負何(hé),短(duǎn)路,低壓,過壓,強溫,防震等測試。

  • 八:根據樣(yàng)板確(què)定原理(lǐ)圖(tú)準確(què)的(dí)參數(shù),定好方(fāng)位圖(tú),物料圖(tú),發給(gěi)生(shēng)產部(bù),倉(cāng)管,跟單(dān)員,對(duì)樣(yàng)板(bǎn)進(jìn)行小批量生產(chǎn)。

  • 九:對樣板進行嚴(yán)格測(cè)試,各種(zhǒng)性(xìng)能(néng)OK,由業務員發給客(kè)戶(hù)評估(gū)。OK了(liǎo),可(kě)以(yǐ)量(liáng)產。

  • 十:以(yǐ)後(hòu)生(shēng)產對項目進行(háng)跟蹤,改(gǎi)良(liáng),以(yǐ)最短(duǎn)時(shí)間,最好質(zhì)量給客戶出貨。

作為(wéi)一(yī)名(míng)合格的電(diàn)源(yuán)工(gōng)程師平時工作(zuò)經(jīng)驗的(dí)積累很重要(yào),但(dàn)同時也(yě)應(yīng)該(gāi)提高理(lǐ)論(lùn)水(shuǐ)平(píng),通過積累幾個常用(yòng)的電(diàn)源電(diàn)路(lù),說(shuō)不定下次就能用(yòng)上,真是學習(xí)吧!


反激式電源中(zhōng)的鐵(tiě)氧體(tǐ)磁放(fàng)大器對於兩個輸出端都提(tí)供實(shí)際功(gōng)率(5V 2A和12V 3A),兩者(zhě)都可實(shí)現± 5%調節(jié))的(dí)雙(shuāng)路輸出(chū)反(fǎn)激式(shì)電(diàn)源(yuán)來說,當(dāng)電(diàn)壓達(dá)到(dào)12V時(shí)會進(jìn)入(rù)零負載狀態,而無法(fǎ)在(zài)5%限度內(nèi)進行調(tiáo)節(jié)。綫性(xìng)穩(wěn)壓器是一個可實(shí)行的(dí)解決方案,但由於價(jià)格昂貴(guì)且(qiě)會降(jiàng)低(dī)效率,仍(réng)不(bù)是理想(xiǎng)的解決方案(àn)。

我(wǒ)們建(jiàn)議的解(jiě)決方(fāng)案是(shì)在(zài)12V輸出端使(shǐ)用一個磁放大器(qì),即便是反激(jī)式(shì)拓撲結構(gòu)也可(kě)使用(yòng)。為了降低成(chéng)本,建議使(shǐ)用鐵(tiě)氧(yǎng)體磁(cí)放(fàng)大器(qì)。然而(ér),鐵氧體(tǐ)磁放大(dà)器的(dí)控(kòng)製(zhì)電路(lù)與傳統(tǒng)的矩(jǔ)形磁(cí)滯(zhì)回綫(xiàn)材(cái)料(liào)(高磁(cí)導率(shuài)材(cái)料)的(dí)控(kòng)製(zhì)電(diàn)路(lù)有所不用。鐵(tiě)氧體的(dí)控製電路(lù)(D1和Q1)可(kě)吸收(shōu)電流(liú)以便維持輸(shū)出端供(gōng)電。該電路已經(jīng)過全麵測試(shì)。變壓(yā)器繞組設(shè)計為(wéi)5V和(hé)13V輸(shū)出。該電路(lù)在實(shí)現(xiàn)12V輸(shū)出± 5%調(tiáo)節的同時(shí),甚至(zhì)還可(kě)以達到(dào)低(dī)於1W的輸入功率(5V 300 mW和12V零(líng)負載)。

使用現(xiàn)有的(dí)消(xiāo)弧電(diàn)路(lù)提(tí)供(gōng)過流(liú)保護 考慮(lǜ)一下5V 2A和12V 3A反(fǎn)激(jī)式(shì)電(diàn)源。該(gāi)電源的關鍵(jiàn)規範之(zhī)一(yī)便是當12V輸(shū)出(chū)端(duān)達(dá)到空載(zǎi)或(huò)負載極(jí)輕(qīng)時(shí),對(duì)5V輸出端(duān)提(tí)供(gōng)過功率保(bǎo)護(OPP)。這兩個輸(shū)出端都提出了± 5%的電壓調節要求。

對於通(tōng)常的(dí)解決方案來(lái)說,使(shǐ)用檢(jiǎn)測(cè)電(diàn)阻會(huì)降低交(jiāo)叉(chā)穩壓(yā)性(xìng)能(néng),並且(qiě)保險(xiǎn)絲(sī)的(dí)價格也不菲。而現在(zài)已(yǐ)經(jīng)有了用於(yú)過壓(yā)保(bǎo)護(OVP)的消(xiāo)弧電路(lù)。該電路(lù)能夠同時(shí)滿足OPP和穩壓要求(qiú),使用(yòng)部(bù)分(fēn)消(xiāo)弧電路(lù)即可(kě)實現該功能(néng)。

從(cóng)圖2可(kě)以(yǐ)看(kàn)出(chū),R1和VR1形(xíng)成了一個12V輸(shū)出端有源(yuán)假(jiǎ)負載(zǎi),這(zhè)樣(yàng)可以在12V輸出端(duān)輕載(zǎi)時(shí)實(shí)現12V電壓(yā)調(tiáo)節(jié)。在(zài)5V輸出(chū)端處於(yú)過載情況下(xià)時(shí),5V輸出(chū)端上的電壓將會下降(jiàng)。假(jiǎ)負(fù)載會吸(xī)收(shōu)大(dà)量電流。R1上的(dí)電壓下降可用來(lái)檢測這一大(dà)量電(diàn)流。Q1導(dǎo)通(tōng)並觸(chù)發(fā)OPP電(diàn)路。


有源並聯穩壓器(qì)與(yǔ)假負(fù)載在綫電(diàn)壓(yā)AC到低(dī)壓(yā)DC的開(kāi)關電源(yuán)產(chǎn)品(pǐn)領域中,反(fǎn)激式是(shì)目前流行的拓撲(pū)結構(gòu)。這其中的(dí)一(yī)個(gè)主要(yào)原因(yīn)是其的成本效(xiào)益,隻需(xū)向變壓器次級添加額(é)外的繞(rào)組(zǔ)即(jí)可(kě)提(tí)供多路輸出電(diàn)壓。

通常,反饋(kuì)來(lái)自(zì)對(duì)輸出(chū)容(róng)差(chà)有(yǒu)嚴格要(yào)求(qiú)的輸出端。然(rán)後(hòu),該輸(shū)出端(duān)會定(dìng)義所有(yǒu)其(qí)它次(cì)級(jí)繞組(zǔ)的(dí)每伏(fú)圈數。由(yóu)於(yú)漏(lòu)感(gǎn)效(xiào)應(yīng)的(dí)存在,輸出端(duān)不(bù)能(néng)始(shǐ)終(zhōng)獲得所需的輸出(chū)電(diàn)壓交叉穩壓(yā),特(tè)別(bié)是在(zài)給(gěi)定(dìng)輸(shū)出端(duān)因其它輸出(chū)端(duān)滿載(zǎi)而可(kě)能無負載或(huò)負載極輕的(dí)情況(kuàng)下(xià)更(gēng)是(shì)如此(cǐ)。

可(kě)以使(shǐ)用(yòng)後(hòu)級(jí)穩(wěn)壓器或假(jiǎ)負載(zǎi)來防止輸出(chū)端(duān)電(diàn)壓(yā)在此(cǐ)類(lèi)情(qíng)況(kuàng)下升高。然而,由於後(hòu)級穩壓(yā)器或假負(fù)載會(huì)造成成本增(zēng)加和(hé)效率降低,因(yīn)而它(tā)們缺乏足夠的(dí)吸引力(lì),特別是在(zài)近(jìn)年來對(duì)多(duō)種(zhǒng)消費類應用(yòng)中(zhōng)的(dí)空(kōng)載(zǎi)和(hé)/或(huò)待機輸入功耗(hào)的法(fǎ)規要求越來越嚴(yán)格的(dí)情況(kuàng)下,這一(yī)設計(jì)開始受到(dào)冷落(là)。圖3中(zhōng)所示(shì)的(dí)有(yǒu)源(yuán)並(bìng)聯(lián)穩(wěn)壓器不(bù)僅可以解(jiě)決穩(wěn)壓問題(tí),還能(néng)夠(gòu)最(zuì)大(dà)限(xiàn)度(dù)地降(jiàng)低(dī)成本(běn)和效率(shuài)影響。

該電路(lù)的(dí)工作方式如下(xià):兩(liǎng)個輸出(chū)端都(dū)處於穩壓(yā)範圍(wéi)時,電阻分(fēn)壓器(qì)R14和R13會(huì)偏(piān)置(zhì)三極管Q5,進而(ér)使Q4和Q1保(bǎo)持(chí)在關斷(duàn)狀態。在(zài)這樣的(dí)工作條(tiáo)件下(xià),流經(jīng)Q5的電(diàn)流便(biàn)充當5V輸(shū)出(chū)端(duān)很(hěn)小的(dí)假(jiǎ)負(fù)載。

5V輸出(chū)端(duān)與3.3V輸出端的標準(zhǔn)差異(yì)為1.7V。當(dāng)負載(zǎi)要(yào)求從3.3V輸(shū)出端(duān)獲得額(é)外的(dí)電流,而從(cóng)5V輸出(chū)端輸出(chū)的負載電(diàn)流並未等(děng)量(liáng)增加(jiā)時,其(qí)輸(shū)出電壓與3.3V輸(shū)出端(duān)的(dí)電壓(yā)相(xiāng)比(bǐ)將會升高。由於電(diàn)壓(yā)差異(yì)約超過100 mV,Q5將偏置(zhì)截止,從而(ér)導通Q4和(hé)Q1並允(yǔn)許電(diàn)流(liú)從5V輸出(chū)端(duān)流到3.3V輸出(chū)端(duān)。該電流將降(jiàng)低(dī)5V輸出端的電壓,進(jìn)而縮小兩個輸出端(duān)之間(jiān)的(dí)電(diàn)壓(yā)差(chà)異。

Q1中的電(diàn)流量由(yóu)兩個輸出端(duān)的電壓差(chà)異決(jué)定(dìng)。因此(cǐ),該(gāi)電(diàn)路(lù)可(kě)以使兩(liǎng)個輸(shū)出端均保(bǎo)持(chí)穩壓(yā),而不受其(qí)負(fù)載(zǎi)的影(yǐng)響(xiǎng),即使(shǐ)在3.3V輸出端(duān)滿(mǎn)載而5V輸出端(duān)無負(fù)載這樣最差的情(qíng)況下(xià),仍能保持(chí)穩(wěn)壓(yā)。設計中(zhōng)的(dí)Q5和Q4可(kě)以提供溫(wēn)度補(bǔ)償,這是由(yóu)於每個三(sān)極管中的(dí)VBE溫(wēn)度(dù)變化都(dū)可以(yǐ)彼(bǐ)此抵(dǐ)消(xiāo)。二(èr)極管D8和(hé)D9不是必(bì)需(xū)的器件,但可用於降低Q1中(zhōng)的(dí)功率耗(hào)散(sàn),從(cóng)而(ér)無需在設計(jì)添(tiān)加散(sàn)熱片(piàn)。

該電路(lù)隻對(duì)兩(liǎng)個電(diàn)壓之間(jiān)的相對差(chà)異作出(chū)反應,在(zài)滿載和(hé)輕負載條(tiáo)件下基(jī)本(běn)不(bù)起作用(yòng)。由於(yú)並(bìng)聯(lián)穩(wěn)壓(yā)器(qì)是(shì)從5V輸(shū)出端連(lián)接到3.3V輸(shū)出端(duān),因此(cǐ)與(yǔ)接地的(dí)並聯(lián)穩壓器相比,該(gāi)電路(lù)的(dí)有(yǒu)源耗散可(kě)以降(jiàng)低(dī)66%。其結果是(shì)在滿載時保(bǎo)持(chí)高效(xiào)率,從輕(qīng)負載到無負(fù)載的(dí)功耗(hào)保持(chí)較低水平。

采用StackFET的(dí)高(gāo)壓輸入(rù)開關(guān)電(diàn)源使用三相交(jiāo)流電進(jìn)行(háng)工作的(dí)工業設(shè)備常常需要(yào)一個(gè)可以(yǐ)為(wéi)模(mó)擬和(hé)數字(zì)電路(lù)提供(gōng)穩(wěn)定(dìng)低(dī)壓直流電的輔助(zhù)電源(yuán)級。此(cǐ)類應用的範例包括工業(yè)傳動(dòng)器,UPS係統(tǒng)和能(néng)量計。

此(cǐ)類電(diàn)源的(dí)規格比現(xiàn)成(chéng)的標準開(kāi)關所需的規格(gé)要嚴(yán)格(gé)得多(duō)。不僅這些(xiē)應(yīng)用中(zhōng)的輸入電壓更(gēng)高,而且(qiě)為工(gōng)業(yè)環(huán)境中(zhōng)的三(sān)相應(yīng)用所設計(jì)的(dí)設備還必(bì)須(xū)容(róng)許非(fēi)常寬(kuān)的波(bō)動—包(bāo)括跌落時間延(yán)長,電湧(yǒng)以及一(yī)個(gè)或多(duō)個(gè)相的偶然(rán)丟失。而且(qiě),此(cǐ)類輔助電(diàn)源(yuán)的輸(shū)入電(diàn)壓範(fàn)圍可(kě)以達到(dào)57 VAC至(zhì)580 VAC之寬。

設計(jì)如(rú)此(cǐ)寬範圍(wéi)的開關電(diàn)源可以說是(shì)一(yī)大挑戰,主要(yào)在(zài)於高壓(yā)MOSFET的成本較(jiào)高以(yǐ)及(jí)傳統的(dí)PWM控(kòng)製環(huán)路(lù)的動態範圍(wéi)的限製。StackFET技術(shù)允許組合使(shǐ)用(yòng)不太(tài)昂(áng)貴的,額定電(diàn)壓為600V的低壓MOSFET和(hé)Power Integrations提(tí)供的(dí)集成電源控製(zhì)器(qì),這(zhè)樣(yàng)便可設計出簡(jiǎn)單便宜(yí)並(bìng)能(néng)夠(gòu)在(zài)寬輸(shū)入電(diàn)壓範圍(wéi)內(nèi)工作的開關電源。

該電(diàn)路(lù)的工作方式如下:電路(lù)的(dí)輸入端電流(liú)可以(yǐ)來自三相三綫或四綫(xiàn)係(xì)統,甚至來(lái)自(zì)單(dān)相係統。三(sān)相整流器(qì)由(yóu)二(èr)極管D1-D8構成。電(diàn)阻R1-R4可以(yǐ)提供(gōng)浪(làng)湧(yǒng)電(diàn)流(liú)限製。如(rú)果使用(yòng)可(kě)熔(róng)電(diàn)阻,這些(xiē)電(diàn)阻便可(kě)在(zài)故障(zhàng)期(qī)間(jiān)安全(quán)斷開,無需(xū)單(dān)獨(dú)配備(bèi)保(bǎo)險絲。pi濾波器由(yóu)C5,C6,C7,C8和(hé)L1構成(chéng),可以(yǐ)過(guò)濾(lǜ)整流直(zhí)流電壓(yā)。

電阻R13和R15用於(yú)平衡(héng)輸入濾(lǜ)波電(diàn)容之間(jiān)的電(diàn)壓(yā)。

當(dāng)集(jí)成開(kāi)關(U1)內的(dí)MOSFET導通時(shí),Q1的(dí)源端將被(bèi)拉(lā)低(dī),R6,R7和R8將(jiāng)提供(gōng)柵(zhà)極(jí)電流(liú),並(bìng)且VR1到(dào)VR3的結(jié)電容將導通Q1。齊納(nà)二(èr)極管(guǎn)VR4用於(yú)限(xiàn)製(zhì)施加給Q1的柵(zhà)極(jí)源電(diàn)壓。當(dāng)U1內(nèi)的MOSFET關斷時,U1的(dí)漏極(jí)電(diàn)壓將被(bèi)一個由(yóu)VR1,VR2和VR3構(gòu)成的(dí)450 V箝(qián)位(wèi)網(wǎng)絡箝位(wèi)。這(zhè)會將(jiāng)U1的漏極電壓限(xiàn)製到接近450 V。

與Q1相連的繞(rào)組(zǔ)結束時的(dí)任(rèn)何額(é)外電壓都會被(bèi)施(shī)加(jiā)給Q1。這種設(shè)計可以有效(xiào)地(dì)分配Q1和U1之間(jiān)的整(zhěng)流輸(shū)入(rù)直(zhí)流電(diàn)壓(yā)和反(fǎn)激式電(diàn)壓(yā)總(zǒng)量。電(diàn)阻(zǔ)R9用於限製開關切(qiē)換期間的(dí)高(gāo)頻振蕩,由於(yú)反激間(jiān)隔期(qī)間存在(zài)漏(lòu)感(gǎn),箝位網絡VR5,D9和R10則用於(yú)限(xiàn)製(zhì)初級上(shàng)的(dí)峰(fēng)值電(diàn)壓。

輸出(chū)整流由D1提(tí)供(gōng)。C2為(wéi)輸(shū)出濾(lǜ)波器。L2和C3構成次級(jí)濾波器,以(yǐ)減小(xiǎo)輸(shū)出(chū)端的開關紋(wén)波。

當輸出電壓超(chāo)過光耦(ǒu)二(èr)極管(guǎn)和VR6的總壓降(jiàng)時(shí),VR6將(jiāng)導通。輸(shū)出電(diàn)壓(yā)的(dí)變(biàn)化會導(dǎo)致流經(jīng)U2內的光(guāng)耦二(èr)極(jí)管的(dí)電(diàn)流發生(shēng)變化,進(jìn)而改變流(liú)經U2B內的晶體管的電(diàn)流(liú)。當此電(diàn)流超出U1的FB引(yǐn)腳閾(yù)值(zhí)電(diàn)流(liú)時,將(jiāng)抑(yì)製下一個周(zhōu)期。輸出穩壓可以通過控製(zhì)使能(néng)及抑製(zhì)周期的數量(liáng)來實現。一旦(dàn)開(kāi)關(guān)周期(qī)被開啟(qǐ),該周(zhōu)期便會(huì)在(zài)電(diàn)流(liú)上升到U1的(dí)內(nèi)部電(diàn)流限製(zhì)時(shí)結(jié)束(shù)。R11用(yòng)於(yú)限製(zhì)瞬態負(fù)載時流經光(guāng)耦器的電(diàn)流(liú),以及調整(zhěng)反(fǎn)饋環路的增(zēng)益。電(diàn)阻R12用(yòng)於偏(piān)置齊納二(èr)極管VR6。

IC U1 (LNK 304)具有(yǒu)內置功(gōng)能(néng),因此(cǐ)可(kě)根據(jù)反饋信(xìn)號消失,輸出(chū)端短路以及(jí)過載對(duì)該電路(lù)提供(gōng)保(bǎo)護(hù)。由(yóu)於U1直(zhí)接(jiē)由其漏(lòu)極引(yǐn)腳供(gōng)電(diàn),因此不需要(yào)在(zài)變壓器(qì)上(shàng)添加額外(wài)的偏(piān)置繞組(zǔ)。C4用於(yú)提(tí)供內(nèi)部電(diàn)源(yuán)去耦。

選(xuǎn)擇好的(dí)整(zhěng)流二(èr)極(jí)管可以(yǐ)簡(jiǎn)化AC/DC轉(zhuǎn)換器中(zhōng)的EMI濾波(bō)器電(diàn)路(lù)並降(jiàng)低其成本(běn)該(gāi)電路(lù)可以簡化AC/DC轉(zhuǎn)換(huàn)器中的EMI濾(lǜ)波(bō)器電路(lù)並降低其成(chéng)本。

要使AC/DC電源符(fú)合EMI標準,就需要使(shǐ)用(yòng)大量的EMI濾波(bō)器器件(jiàn),例如X電容(róng)和Y電(diàn)容。AC/DC電源(yuán)的(dí)標(biāo)準(zhǔn)輸(shū)入電(diàn)路都包(bāo)括一(yī)個(gè)橋式整流器(qì),用(yòng)於(yú)對(duì)輸入電壓進(jìn)行整流(liú)(通(tōng)常(cháng)為50-60 Hz)。由於(yú)這是低(dī)頻AC輸入(rù)電壓(yā),因(yīn)此(cǐ)可(kě)以使用如(rú)1N400X係(xì)列(liè)二(èr)極(jí)管(guǎn)等(děng)標準二極(jí)管(guǎn),另(lìng)一(yī)個原因(yīn)是這些二(èr)極管(guǎn)的價(jià)格是便宜(yí)的。

這(zhè)些(xiē)濾波(bō)器器件用於降低(dī)電(diàn)源(yuán)產生的EMI,以便符合(hé)已發布的(dí)EMI限(xiàn)製(zhì)。然(rán)而(ér),由於用(yòng)來記錄EMI的測量隻(zhī)在150 kHz時(shí)才(cái)開(kāi)始,而(ér)AC綫(xiàn)電(diàn)壓頻率(shuài)隻有(yǒu)50或60 Hz,因(yīn)此(cǐ)橋(qiáo)式整(zhěng)流器中使用(yòng)的(dí)標準二極管(參(cān)見(jiàn)圖(tú)1)的反向(xiàng)恢復(fù)時間較(jiào)長(cháng),且(qiě)通(tōng)常(cháng)與(yǔ)EMI產生沒(méi)有直(zhí)接(jiē)關(guān)係。

然(rán)而,過去(qù)的輸(shū)入濾波電路中有時(shí)會(huì)包括(kuò)一些與(yǔ)橋式整流(liú)器並(bìng)聯的電(diàn)容(róng),用來(lái)抑製(zhì)低頻輸入電(diàn)壓整(zhěng)流所造(zào)成的任(rèn)何高(gāo)頻(pín)波(bō)形(xíng)。

如果在橋(qiáo)式整流器(qì)中使(shǐ)用快(kuài)速(sù)恢復(fù)二(èr)極管,就無(wú)需使(shǐ)用這(zhè)些電容了。當這(zhè)些二極管之(zhī)間的電壓開始反(fǎn)向(xiàng)時,它們的恢復速度(dù)非常快(參見圖(tú)2)。這樣通過降低隨(suí)後(hòu)的(dí)高頻關斷(duàn)急(jí)變以(yǐ)及EMI,可以(yǐ)降(jiàng)低AC輸(shū)入(rù)綫中(zhōng)的雜散(sàn)綫(xiàn)路(lù)電感激(jī)勵。由於2個二極(jí)管可以在每(měi)半個周(zhōu)期(qī)中實現導(dǎo)通,因此4個二(èr)極管中隻(zhī)需(xū)要2個是快速恢(huī)復類型即可。同(tóng)樣(yàng),在每(měi)半個周期進行導通的(dí)兩個(gè)二極管中,隻(zhī)需(xū)要(yào)其中(zhōng)一個(gè)二(èr)極管具(jù)有快(kuài)速(sù)恢復特(tè)性(xìng)即可。

用(yòng)軟啟動禁止(zhǐ)低成本輸出來(lái)遏(è)製電流(liú)尖峰(fēng)為滿足(zú)嚴格的待機(jī)功(gōng)耗規(guī)範(fàn)要(yào)求(qiú),一(yī)些多(duō)路輸出(chū)電(diàn)源被設計為在待機(jī)信號為活動狀態時(shí)斷(duàn)開輸出連(lián)接。

通(tōng)常(cháng)情(qíng)況(kuàng)下,通(tōng)過(guò)關(guān)閉串(chuàn)聯(lián)旁(páng)路(lù)雙極晶(jīng)體管(BJT)或MOSFET即可實現(xiàn)上述目(mù)的。對於(yú)低電(diàn)流(liú)輸(shū)出,如(rú)果在設(shè)計(jì)電源(yuán)變壓器時充(chōng)分考(kǎo)慮到(dào)晶體(tǐ)管的(dí)額外(wài)壓(yā)降情況,則BJT可(kě)成為(wéi)MOSFET的(dí)合(hé)適替代(dài)品,且成(chéng)本(běn)更(gēng)為(wéi)低(dī)廉。

圖十(shí)所示為簡單(dān)的BJT串(chuàn)聯旁(páng)路(lù)開關(guān),電壓為(wéi)12 V,輸出(chū)電(diàn)流(liú)強(qiáng)度為100 mA,並帶(dài)有(yǒu)一超大電容(CLOAD)。晶體(tǐ)管(guǎn)Q1為(wéi)串(chuàn)聯旁路(lù)元(yuán)件(jiàn),由Q2根據待機信(xìn)號(hào)的狀(zhuàng)態來控製(zhì)其開關(guān)。電阻R1的(dí)值(zhí)是(shì)額(é)定的(dí),這(zhè)樣(yàng)可(kě)確保(bǎo)Q1有(yǒu)足夠(gòu)的(dí)基值電流在(zài)最小(xiǎo)Beta和最大(dà)的(dí)輸出(chū)電流(liú)下以(yǐ)飽和(hé)的(dí)狀態(tài)工(gōng)作。PI建(jiàn)議額外(wài)添加一(yī)個(gè)電容(róng)器(qì)(Cnew),用以(yǐ)調節導(dǎo)通(tōng)時(shí)的瞬(shùn)態電流(liú)。如果不添加Cnew,Q1在導(dǎo)通後(hòu)即迅(xùn)速(sù)進入電容性(xìng)負載,並因(yīn)而(ér)產生較大的(dí)電(diàn)流(liú)尖峰。為調節(jié)該(gāi)瞬態(tài)尖峰(fēng),需(xū)要(yào)增(zēng)加Q1的容量(liáng),這(zhè)便導致了成本(běn)的(dí)增加。

用(yòng)作(zuò)Q1額外(wài)“密(mì)勒(lè)電(diàn)容"的(dí)Cnew可以(yǐ)消除電流尖峰。該(gāi)額外電(diàn)容可(kě)限製Q1集電極(jí)的dv/dt值。dv/dt值越(yuè)小,流入(rù)Cload的(dí)充電(diàn)電(diàn)流(liú)就(jiù)越少。為Cnew電(diàn)容(róng)值(zhí),使(shǐ)得Q1的理(lǐ)想輸出dv/dt值與Cnew值相(xiāng)乘(chéng)等(děng)於(yú)流(liú)入R1的電流。

學完(wán)這些典(diǎn)型(xíng)的(dí)電源電路,下麵通過(guò)利用(yòng)LM317製(zhì)作(zuò)簡易電(diàn)源(yuán)設計電路。

LM317是應用(yòng)最為廣(guǎng)泛的電源集(jí)成(chéng)電(diàn)路之一,它(tā)不僅具(jù)有固(gù)定式三端(duān)穩壓電路的簡單形(xíng)式,又具(jù)備(bèi)輸出(chū)電壓(yā)可(kě)調的(dí)特(tè)點。此(cǐ)外,還(huán)具有調壓範圍(wéi)寬(kuān),穩壓性(xìng)能好(hǎo),噪(zào)聲低(dī),紋波(bō)抑製比(bǐ)高(gāo)等(děng)優點。其主(zhǔ)要性(xìng)能(néng)參數如下(xià)。

輸出電壓:1.25-37V DC;輸出電(diàn)流:5mA-1.5A;芯(xīn)片內部具有過(guò)熱(rè),過(guò)流(liú),短路(lù)保(bǎo)護(hù)電路;最(zuì)大(dà)輸(shū)入-輸出(chū)電(diàn)壓差(chà):40V DC,最小輸入-輸(shū)出(chū)電(diàn)壓(yā)差:3V DC;使用環(huán)境溫(wēn)度:-10-+85℃ 。

由於(yú)輸出端(2腳(jiǎo))與調(tiáo)節輸入(rù)端(3腳(jiǎo))之間的(dí)電(diàn)壓(yā)保持(chí)在1.25V,調整接在輸出端與(yǔ)地(dì)之間(jiān)的(dí)分(fēn)壓電阻(zǔ)R1和R2來改(gǎi)變ADJ端的電位,可以達到(dào)調(tiáo)節輸出電(diàn)壓的目(mù)的,原理如(rú)下(xià):

R1兩端(duān)的1.25V恒(héng)定(dìng)電(diàn)壓(yā)產(chǎn)生的(dí)恒(héng)定(dìng)電流流(liú)過R1和R2,在R2上產生的電壓(yā)加到ADJ端。此時,輸(shū)出電(diàn)壓(yā)Vo取決於(yú)R1和R2的比值,當R2阻(zǔ)值增(zēng)大時(shí),輸(shū)出(chū)電壓升(shēng)高,即(jí):

Vo=1.25[(R1+R2)/R2]。

V1和V2的作用(yòng)是(shì):當輸出(chū)短路(lù)時,C2上的(dí)電(diàn)壓被V2泄放掉,從而達到反(fǎn)偏(piān)保護(hù)的目(mù)的。此外(wài),當輸入短路時,C3等元(yuán)件上儲(chǔ)存的(dí)電(diàn)壓會通過(guò)V1泄放,用於防止內(nèi)部調整管反偏(piān)。C2用(yòng)以提(tí)高IC的紋(wén)波抑製能力。C3用以(yǐ)改善(shàn)IC的(dí)瞬(shùn)態(tài)響(xiǎng)應(yīng)。C1用(yòng)於輸入整流濾(lǜ)波(bō)。在(zài)大電流(liú)輸出(chū)時,IC會因溫升過(guò)高而截(jié)止(zhǐ),必(bì)須(xū)加適(shì)當麵積(jī)的散熱器。R2應(yīng)選用(yòng)綫(xiàn)性(xìng)的(dí)電(diàn)位(wèi)器(qì)

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