自激式开关电源有关问题的探讨
有关开关电源设计中遇到的问题经验所谈(共五则范文)

有关开关电源设计中遇到的问题经验所谈(共五则范文)第一篇:有关开关电源设计中遇到的问题经验所谈借鉴下NXP的这个TEA1832图纸做个说明。
分析里面的电路参数设计与优化并做到认证至量产。
在所有的元器件中尽量选择公司仓库里面的元件,和量大的元件,方便后续降成本拿价格。
贴片电阻采用0603的5%,0805的5%,1%,贴片电容容值越大价格越高,设计时需考虑。
1、输入端,FUSE选择需要考虑到I2T参数。
保险丝的分类,快断,慢断,电流,电压值,保险丝的认证是否齐全。
保险丝前的安规距离2.5mm以上。
设计时尽量放到3mm以上。
需考虑打雷击时,保险丝I2T是否有余量,会不会打挂掉。
2、这个图中可以增加个压敏电阻,一般采用14D471,也有采用561的,直径越大抗浪涌电流越大,也有增强版的10S471,14S471等,一般14D471打1KV,2KV雷击够用了,增加雷击电压就要换成MOV+GDT了。
有必要时,压敏电阻外面包个热缩套管。
3、NTC,这个图中可以增加个NTC,有的客户有限制冷启动浪涌电流不超过60A,30A,NTC的另一个目的还可以在雷击时扛部分电压,减下MOSFET的压力。
选型时注意NTC的电压,电流,温度等参数。
4、共模电感,传导与辐射很重要的一个滤波元件,共模电感有环形的高导材料5K,7K,0K,12K,15K,常用绕法有分槽绕,并绕,蝶形绕法等,还有UU型,分4个槽的ET型。
这个如果能共用老机种的最好,成本考虑,传导辐射测试完成后才能定型。
5、X电容的选择,这个需要与共模电感配合测试传导与辐射才能定容值,一般情况为功率越大X电容越大。
6、如果做认证时有输入L,N的放电时间要求,需要在X电容下放2并2串的电阻给电容放电。
7、桥堆的选择一般需要考虑桥堆能过得浪涌电流,耐压和散热,防止雷击时挂掉。
8、VCC的启动电阻,注意启动电阻的功耗,主要是耐压值,1206的一般耐压200V,0805一般耐压150V,能多留余量比较好。
开关电源调试中常见问题及解决方法

开关电源调试中常见问题及解决方法开关电源调试中常见问题及解决方法开关电源,又称交换式电源、开关变换器,是一种高频化电能转换装置,是电源供应器的一种。
其功能是将一个位准的电压,透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。
开关电源的输入多半是交流电源(例如市电)或是直流电源,而输出多半是需要直流电源的设备,例如个人电脑,而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换。
下面我来介绍几种开关电源调试会碰到的问题及解决办法。
1、变压器饱和现象在高压或低压输入下开机(包含轻载,重载,容性负载),输出短路,动态负载,高温等情况下,通过变压器(和开关管)的电流呈非线性增长,当出现此现象时,电流的峰值无法预知及控制,可能导致电流过应力和因此而产生的开关管过压而损坏。
容易产生饱和的情况:1)变压器感量太大;2)圈数太少;3)变压器的饱和电流点比IC的最大限流点小;4)没有软启动。
解决办法:1)降低IC的限流点;2)加强软启动,使通过变压器的电流包络更缓慢上升。
2、Vds过高Vds的应力要求:最恶劣条件(最高输入电压,负载最大,环境温度最高,电源启动或短路测试)下,Vds的最大值不应超过额定规格的90%。
Vds降低的办法:1)减小平台电压:减小变压器原副边圈数比;2)减小尖峰电压:a.减小漏感,变压器漏感在开关管开通是存储能量是产生这个尖峰电压的主要原因,减小漏感可以减小尖峰电压;b.调整吸收电路:①使用TVS管;②使用较慢速的二极管,其本身可以吸收一定的能量(尖峰);③插入阻尼电阻可以使得波形更加平滑,利于减小EMI。
3、IC温度过高原因及解决办法:1)内部的MOSFET损耗太大:开关损耗太大,变压器的寄生电容太大,造成MOSFET的开通、关断电流与Vds的交叉面积大。
解决办法:增加变压器绕组的距离,以减小层间电容,如同绕组分多层绕制时,层间加入一层绝缘胶带(层间绝缘) 。
2)散热不良:IC的很大一部分热量依靠引脚导到PCB及其上的铜箔,应尽量增加铜箔的面积并上更多的焊锡3)IC周围空气温度太高:IC应处于空气流动畅顺的地方,应远离零件温度太高的零件。
自激开关电源设计的注意事项

自激开关电源设计的注意事项在设计和制作开关电源时。
必须注意一些常识。
下面以附图所示的自激式开关电源为例加以说明。
1.一次侧和二次侧的绝缘 必须重视交流侧和二次侧的绝缘。
对这一问题各国都有相应的规定。
如对一次侧和二次侧的相邻印刷电路的间隔(平面距离)为3mm,一次侧和二次侧相邻元件的空间距离为5mm等,并利用变压器来作电气绝缘。
连接一次侧和二次侧的元件有三个,即图中的变压器T1、电容器C12、光耦合器IC2,它们必须满足各自的安全规格。
对变压器T1,主要关注其初次级间的绝缘层。
C12用于去除来自电源线的噪声,需选用交流电容器。
并有足够的耐压,其容量不能过大。
否则会增大泄漏电流。
2.一次侧元件不能有短路隐患 图中一次侧的浪涌电压吸收器SAl、Rl、Cl、C2、整流桥Dl直接承受交流市电,如果发生短路可能引起火灾。
C1、C2用于降低共模噪声,要使用交流电容器。
并保证其耐压大于交流市电电压的倍,如对220V电压可选400V交流耐压。
3.电路中的保护措施不能省略 图中的熔断器F1,在电路发生短路时及时熔断,切断交源以免发生火灾,应选用快速熔断型:而F2是保护开关管Trl 的温度熔断器。
应紧贴Trl安装。
此外。
ICl内藏过电流限制电路,通过R12上的电压降检测出过电流;SA1可吸收外部过电压。
4.注意出口产品的安全规路 用于出口的开关电源,设计时应按进口国的安全标准进行设计、生产。
除了进行绝缘和泄漏的检测外。
要保证当电容器短路时其他部件不会损坏,不慎插入外壳的金属杆不会引起触电和短路。
tips:感谢大家的阅读,本文由我司收集整编。
仅供参阅!。
开关电源常见故障的分析及维修论文

3842开关电源常见故障的分析及维修3842开关电源是以美国Unitorde公司生产的一种性能优良的电流控制型脉宽调制芯片UC3842(KA3842)为主控芯片,IGBT(绝缘栅双极场效应晶体管)为“开”“关”器件,配合LM324(四运放)或LM358(双运放)及光电耦合器(PC817)作为输出负载反馈器件,以及TL431(高精密并联稳压器),高频变压器为主要元件所组成的脉冲宽度调制(PulseWidthModulation,缩写为PWM)式开关电源。
3842各脚功能:1. 误差放大输出(输出补偿)3.4伏2. 误差放大器反相输入端(电压反馈)2.4伏3. 电流感应放大器同相输入端(电流检测)0.1伏4. 内接振荡器外接rc(定时)元件1.9伏5. 接地0伏6. 驱动信号输出端 2伏7. 电源供电端、欠压保护端17伏8. 5伏基准电压输出5伏1.2开关电源的工作原理220V的交流电经交流滤波电路滤除外来的杂波信号,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网的干扰。
再经二极管桥式整流电路和滤波电路,整流滤波后得到约300V的直流电,送给功率变换电路进行功率转换。
功率变换电路中的开关功率管(IGBT)就在脉冲宽度调制(PWM)控制器(UC3842)输出的脉冲控制信号和驱动下,工作在“开”“关”状态,从而将300V直流电切换成宽度可变的高频脉冲电压。
把高频脉冲电压送给高频变压器,高频变压器的次级(二次侧)就会感应出一定的高频脉冲交流电,并送给高频整流滤波电路进行整流,滤波。
经高频整流滤波后便可得到我们所需的各种直流电压。
输出电压下降或上升时,由取样电路将取样信号通过光电耦合器(PC817),送入控制电路,经过其内部调制,由控制电路的输出端将变宽的或变窄的驱动脉冲送到开关功率管的栅极(G极),使变换电路产生的高频脉冲方波也随之变宽或变窄,由此改变输出电压平均值的大小,从而使直流电压基本稳定在所须的电压值上。
自激式开关电源的分析方法

浅谈自激式开关电源的分析方法摘要 crt彩色电视机中主要采用分立元件组成的自激振荡式并联型开关电源电路,工作原理复杂、维修较困难。
本文结合笔者多年教学实际,提出了以自激振荡过程为核心的电路分析方法,便于学生较快地熟悉其工作原理,掌握保护电路和稳压电路的分析方法,具备快速检修开关电源的能力。
关键词自激振荡;开关电源;分析中图分类号tn86 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2011)44-0078-020 引言目前,crt彩色电视机中主要采用分立元件组成的自激振荡式并联型开关电源电路。
由于其核心器件电源调整管工作在非线性状态,与串联稳压电源相比,具有体积小、重量轻、效率高、电压适应范围宽等显著优点,但是其工作原理复杂、维修困难,在实际教学过程中学生难以迅速掌握。
本文介绍了以自激振荡过程为核心的分析方法,便于在教学过程中使学生熟悉其工作原理,具备快速检修开关电源的能力。
1 开关电源的工作原理220v交流电直接经低频整流滤波后得到300v左右的直流电压,利用高频自激振荡电路将直流电转化为30khz~60khz的脉冲信号,再经储能变压器的能量转换送入高频整流滤波电路,经高频续流二极管整流后得到所需的多组直流电压输出。
通过取样调整电路,改变高频脉冲的脉冲宽度或脉冲周期来稳定输出电压。
开关电源电路常分为低频整流滤波电路、自激振荡电路、稳压电路、保护电路和高频整流滤波电路等部分。
其工作过程中的关键环节是产生高频脉冲,在将能量转化为高频脉冲时,开关管工作在饱和导通和截止状态,提高了能量利用效率;将能量转化为高频脉冲,可以通过改变占空比调节向输出端提供的能量,有利于适应电网电压大范围的波动;将能量转化为高频脉冲后,可以减小高频滤波电容容量,有利于缩小电源体积,减少电源重量。
2 自激振荡电路原理分析自激振荡电路起振是自激式开关电源正常工作的必要条件,开关调整管和变压器初级绕组l1参与振荡过程。
当开关调整管工作在饱和导通状态时,在变压器初级绕组l1上产生上正下负的感应电动势,次级绕组l2产生上负下正的感应电动势,初级绕组l1中的电流逐渐增大;当开关调整管截止时,变压器初级绕组l1上产生上负下正的感应电动势,次级绕组l2产生上正下负的感应电动势,续流二极管vd导通,向负载提供能量,并对电容c充电。
论开关电源特点和存在的问题

2008.No562摘要:开关电源在电子电器产品中的应用是十分广泛的,本文以开关电源在彩色电视机中的应用为蓝本,谈谈开关电源特点和存在的问题,以及目前电子技术中的解决方案,希引起同行的共鸣。
关键词: 开关电源 耗能 稳压电源 频率 脉冲 集成电路 瞬态特性一、开关电源特点传统的耗能式稳压电源,实际上是通过串联或并联于负载电路中的耗能元器件,以改变其能耗大小稳定负载的电压。
当负载电压升高时,耗能电路等效电阻增大,使负载上电压降低;相反,当负载电压降低时则减小电阻耗能,提高负载电压。
因为在稳压范围内,耗能电路工作在线性区,其压降在此范围内正比于输入电压的升高,反比于负载电流的增大或减小,所以又称为线性稳压电源,或者相对于目前的数字电路,也可称其为模拟稳压电源。
耗能式稳压电源的耗能是必须的、不可避免的,因为其稳压过程是通过耗能大小实现的。
正因为如此,这种稳压器稳压范围越宽,输入/输出压差越大,耗能也就越大,这是显而易见的。
220V市电整流后输出300V的直流电,想经此类稳压器输出稳定的5V、12V低压直流电是不可能的事。
耗能型低压输出稳压器必须与工频变压器配套使用,造成稳压器体积、重量增大,同时还增加了额外损耗(变压器的铜损和铁损)。
开关稳压器的出现,彻底改变了稳压器的稳压概念。
顾名思义,开关稳压器是通过开关动作,使连续的直流电变成间断供电的脉冲,再通过储能滤波元件,将不连续的脉冲变成连续的直流电。
只要控制开/关的时间比即可改变输电电压,再通过输出电压的变化控制开/关动作时间,即可使输出电压稳定。
很明显,如果此过程中开/关具有理想特性,应该没有损耗,开关时间比的变化范围可以很大。
因此,开关稳压器直接将300V直流电压输出5V也是可能的,省去了工频变压器,这是开关电源的最大优点之一。
目前的开关电源最高效率已达到95%,功率体积比达到3.2W/cm3,与同输出功率的耗能式稳压器比较,有色金属材料的耗用量降低90%以上.目前开关电源种类极多,性能差距极大,但各有优势和专用领域,所以很难在具体数据上与耗能稳压器进行比较。
开关电源设计开发存在的问题

开关电源设计开发存在的问题开关电源设计开发存在的问题一、电磁干扰问题:在之前的几篇文章有相关介绍了,在此不重复。
二、效率与功率因数问题:开关电源的特点是轻、小、高效率、高功率密度。
开关电源的外形可以短、薄。
最近有人在研究变压器折叠式绕组,其目的是提高功率密度,实现特定要求,满足各种需要。
开关电源效率较高时,损耗就很低,只有这样的开关电源才具有高功率密度。
高效率是由多种因素决定的,最主要的因素是安全。
只有彻底掌握开关电源的理论知识,具有丰富的工作经验,对开关电源进行精心设计、认真实验,并借助于优化设计和仿真设计,才能制造出优质的、高品位的开关电源。
一般开关电源的滤波电路是由单电容和电感组成的,由此引发出开关电源功率因数低的问题,原因是只有在正弦交流电压的瞬时值高于直流电压时,电网电压才对滤波电容充电,充电时间短,充电电流是尖峰状,偏离了正弦波。
有源功率因数校正器以反激式为基本电路,采用双环控制调节占空比使电路输出电压稳定,使输入电流紧随输入电压变化,功率因数达到或接近1的水平,效果非常明显。
随着开关电源的新技术不断取得进步,现在开关电源已经取得晶闸管整流电源,作为基础电源的48V、24V直流电源给电信通信系统带来了极大的经济效益和社会效益。
电信通信系统容量大,一般为几千安甚至上万安培的电流,而且机房无人值守。
这种大容量电源一般由几十个千瓦级别的开关电源模块并联才能满足要求,而且每个电源模块必须向控制系统提供电压、电流、温度、工作状态(运行、故障、均流)等方面的信息。
不但如此,每个电源模块还必须能够接收控制系统的遥控指令,这就是所说的智能化高可靠性开关电源模块,这些电源模块还必须具有高功率因数。
三、器件原材料问题:目前,市场上常用的电源控制IC集成电路有很多,品种也不上,但IC的集成度不算高,器件的技术参数分散性比较大,同一个工厂生产的IC它的技术参数相差5%至10%。
能否将有源功率调整、脉宽调制、各种保护、监测、控制集于一体,将振荡变压器、二次整流滤波集于一体;能否将铁氧体磁心变压器实现纳米化平面变压器等等。
浅谈自激式开关电源的分析方法

浅谈自激式开关电源的分析方法作者:魏金科来源:《科技传播》2011年第11期摘要 CRT彩色电视机中主要采用分立元件组成的自激振荡式并联型开关电源电路,工作原理复杂、维修较困难。
本文结合笔者多年教学实际,提出了以自激振荡过程为核心的电路分析方法,便于学生较快地熟悉其工作原理,掌握保护电路和稳压电路的分析方法,具备快速检修开关电源的能力。
关键词自激振荡;开关电源;分析中图分类号TN86 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2011)44-0078-020 引言目前,CRT彩色电视机中主要采用分立元件组成的自激振荡式并联型开关电源电路。
由于其核心器件电源调整管工作在非线性状态,与串联稳压电源相比,具有体积小、重量轻、效率高、电压适应范围宽等显著优点,但是其工作原理复杂、维修困难,在实际教学过程中学生难以迅速掌握。
本文介绍了以自激振荡过程为核心的分析方法,便于在教学过程中使学生熟悉其工作原理,具备快速检修开关电源的能力。
1 开关电源的工作原理220V交流电直接经低频整流滤波后得到300V左右的直流电压,利用高频自激振荡电路将直流电转化为30kHz~60kHz的脉冲信号,再经储能变压器的能量转换送入高频整流滤波电路,经高频续流二极管整流后得到所需的多组直流电压输出。
通过取样调整电路,改变高频脉冲的脉冲宽度或脉冲周期来稳定输出电压。
开关电源电路常分为低频整流滤波电路、自激振荡电路、稳压电路、保护电路和高频整流滤波电路等部分。
其工作过程中的关键环节是产生高频脉冲,在将能量转化为高频脉冲时,开关管工作在饱和导通和截止状态,提高了能量利用效率;将能量转化为高频脉冲,可以通过改变占空比调节向输出端提供的能量,有利于适应电网电压大范围的波动;将能量转化为高频脉冲后,可以减小高频滤波电容容量,有利于缩小电源体积,减少电源重量。
2 自激振荡电路原理分析自激振荡电路起振是自激式开关电源正常工作的必要条件,开关调整管和变压器初级绕组L1参与振荡过程。
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3-3 自激式开关电源有关问题的探讨1.如何通过电压波形的数据,粗略计算出变压器的匝数比? 自激式开关电源的功率管“从开到关”或“从关到开”转换都要经一段过度时间,因此功率管完全导通的时间小于ON t ,完全截止时间的小于OFF t ,如图1所示,这是HP1018打印机开关管漏极和次级绕组的电压波形(此时“热地”与“冷地”连在一起,测量之后断开)。
图1 测量次级绕组(CH 2)电压波形当功率管导通时,初级绕组因有电流流过而发生自感,自感电动势等于输入电源整流滤电压。
根据变压器的工作原理,次级绕组会因互感作用产生负脉冲电压。
这期间,初级绕组是主动绕组,次级绕组是被动绕组。
启用数字示波器“幅度”功能,测量的次级绕组负脉冲电压为23.2V (此时,整流二极管反偏截止)。
若忽略初级绕组因由有电流流过引起的电动势的损耗,则初、次级绕组的匝数之比等于它们的电压之比,即21N N =)(21-U U (3-1) 式中,1N 、2N 分别是初、次级绕组匝数。
1U 是输入电源为AC110V 时整流滤电压,实测值为165V ,把1U =165V ,)(2-U =23.2V 代入上式,得功率管完全截止区功率管完全导通区t ONt OFF26V23.2V21N N =)(21-U U =2.23165≈7.11 设N =21N N ,取整数N ≈7。
2.如何计算功率管截止时初级绕组感应电动势? 当功率管截止时,次级绕组因有电流流过而发生自感,自感电动势等于整流元件导通压降与输出直流电压的叠加。
根据变压器的工作原理,初级绕组会因互感作用产生正脉冲电压。
这期间,初级绕组是被动绕组,次级绕组是主动绕组。
当功率管截止时初、次级绕组的感应电动势之比仍然等于它们匝数之比,即)(2'1+U U =21N N (3-2) 启用数字示波器“幅度”功能,测量的次级绕组正脉冲电压为26V ,即)(2+U =26V ,代入上式,得'1U =N ⨯)(2+U =7⨯26≈182V即,功率管截止时初级绕组感应正脉冲电压等于182V 。
考虑到当前电源电压为165V ,则当功率管截止时,漏极电压是电源电压与初级绕组自感电动势的叠加,即'11U U U D S += (3-3)把1U =165V ,'1U =182V 代入上式,得DS U =165+182≈347(V )注:该电压不含漏感尖峰电压。
需要指出的是,'1U (=182V )这个数据是基于当前电源电压110V 和输出24.5V 稳定电压的状况而得出的,该电压与负载基本无关;若负载加重、输出电流增大,功率管会自动延长导通时间,从电源吸收更大的功率,维持输出电压稳定,反之亦反。
3.如何根据输入、输出电压计算占空比?在自激式开关电源中,功率管导通时变压器励磁、磁通量增大;功率管截止时变压器消磁、磁通量减小。
稳定工作时,磁通量的增大量等于减小量,根据图2“伏秒原则”示意图有A (面积)=B (面积),即OFF ON t U N N t U ⨯=⨯+)(2211 (3-4) 式中,1U 是输入电源为AC110V 时整流滤电压,实测值为165V ;)(2+U 是次级绕组正脉冲电压,等于输出电压O U 与整流二极管导通压降及线路损耗电压F U 之和,即)(2+U =O U +F U 。
图2 “伏秒原则”示意图由于T =ON t +OFF t ,于是得()O N O N t T U N t U -⨯⨯=⨯+)(21解之得,占空比为Tt D ON==11)(21+⨯+U N U ⨯100% (3-5)把1U =165V ,)(2+U =26V 代入上式,得D =12671651+⨯⨯100%≈52.4%由式(3-5)可知,自激式开关电源的占空比与工作频率无关,只与输入电源整流滤波电压1U 、变压器初次级绕组的匝比N 以及次级绕组感应正脉冲电压)(2+U 有关。
一般来说1U 变化不大,N 是变压器的固有参数,)(2+U 与负载有关。
负载加重时整流二极管导通压降增大、次级绕组电阻及电路板线路电阻的压降增大,而输出电压因有稳压电路保持不变,因此)(2+U 会因负载加重而增大,但由于)(2+U 的变化幅度较小,故占空比的变化幅度也较小,在交流电压不变时只小幅度增大。
从图1可以看出ON t 、OFF t 和占空比的数值还是比较合理的!另外,由于振荡频率可以计算出周期,继而结合占空比计算出ON t 、OFF t ,读者不妨一试。
4.如何根据次级绕组脉冲电压计算占空比?把N =)(21-U U 代入式(3-5),整理得 D =)(2)(2)(2+-++U U U ⨯100% (3-6)因为)(2+U =O U +F U ,在一个具体电路中O U 恒定,F U 随负载加重而稍有增大,)(2-U 与输入交流电压成正比,故,占空比随负载加重稍有增大,随输入电压升高减小。
设2U =)(2)(2+-+U U ,则2U 即为次级绕组脉冲电压的振幅,于是式(3-6)可表示为D =2)(2U U +⨯100% (3-7)式(3-7)表明,自激式开关电源的占空比为次级绕组正脉冲电压与振幅的比。
比如,图1所示的波形,)(2+U =26V ,)(2-U =23.2V ,则由式(3-7)计算占空比为D =262.2326+⨯100%≈52.8%——该值与前面计算的结果一致!把式(3-6)变形为D =11)(2)(2++-U U ⨯100%则,)(2-U >)(2+U ,D <50%;)(2-U =)(2+U ,D =50%;)(2-U <)(2+U ,D >50%。
5.AC220V 和AC110V 供电工作,开关管截止时漏-源电压GS U ,前者是后者的2倍吗?若电源电压为AC220V ,则整流滤波后的直流电压加倍,即1U =330V 。
由于稳压电路的作用,输出电压基本不变,因此次级绕组自感产生的正脉冲电压也基本不变,即)(2+U =26V 。
由式(3-5),得D =12673301+⨯⨯100%≈35.5%计算结果表明,当负载一定、电源从AC110改为AC220V 供电时占空比将显著减小。
另一方面,开关管截止时次级绕组自感产生的正脉冲电压基本不变,因此初级绕组感应电压在两种电压工作时一样,均为'1U (≈185V )。
开关管导通时次级绕组是被动绕组,当电源从AC110改为AC220V ,由于1U =330V ,故次级绕组感应负脉冲电压加倍,即N U U /1)(2=-=330/7≈47V当负载一定输且出电压不变,自激式开关电源在AC110V 与AC220V 的工作状况如表3-1。
表3-1 自激式开关电源在110V 与220V 的工作状况 电压类别输入交流电压说 明开关期间AC110V AC220V 整流滤波电压1U165V330V整理滤波电压与供电电压成正比ONt 期间初级绕组自感电动势 165V 330V初级绕组因有电流流过,是主动绕组,因自感产生电动势次级绕组感应电动势)(2-U =N U /1165/7=23.5V330/7=47V次级绕组无电流流过,是被动绕组,由互感产生电动势开关管漏-源电压DS U几伏左右随功率型号及漏极的电流而异OFFt 期间次级绕组自感电动势)(2+U =O U +F UO U =24.5V ,F U =1.5V)(2+U =24.5+1.5=26V次级绕组因有电流流过, 是主动绕组,因自感产生电动势初级绕组感应电动势'U =N ⨯)(2+U7⨯26=182V初级绕组无电流流过,是被动绕组,由互感产生电动势功率管漏-源电压DS U =1U +'U165+182=347V 330+182=512VAC220V 供电时漏-源电压DS U 不是110V 供电时的2倍注:O U 是次级绕组整流滤波电压,F U 是整流二极管导通压降及线路压降。
虽然自激式开关电源的占空比与工作频率无关,但当电源从AC110V 改为AC220V 供电时,辅助绕组感应的正脉冲电压加倍,经RC 充电通路加到功率管栅极,使功率管开启电压提前到来,充放电速度加快、振荡频率升高。
比如,本例由106.6kHz 上升到116.5kHz (笔者实测)。
6.如何理解负载与振荡频率及占空比的关系?为了研究负载与振荡频率及占空比的关系,以直流母线为参考地,用数字示波器测量开关管漏极电压波形,把电压过零后的负脉冲区间作为开关管导通的时间记为ON t (过零后的正脉冲区间作为开关管截止的时间为OFF t )。
根据频率f 求出周期T ,继而计算出占空比,便可知道负载与工作频率及占空比的变化情况。
为方便起见,仍然以HP1018打印机开关电源为例,测试及计算数据如表3-2(“负载一”到“负载四”的情况是负载逐渐加重)。
表3-2 负载与振荡频率及占空比的关系 负载一负载二ON t =4.84μsON t =5.16sf ≈107kHz T =9.35μsf ≈100.7kHz T =9.93μsT t D ON ==35.984.4⨯100%≈51.7% T t D ON ==93.916.5⨯100%≈52% 负载三 负载四ON t =5.96μsON t =8.08μsf ≈88.3kHz T =11.32μsf ≈65.8kHz T =15.19μsT t D ON ==32.1196.5⨯100%≈52.7% T t D ON ==2.1672.8⨯100%≈53.2%注:HP1018打印机开关电源是以额定220V 电源电压设计,额定负载工作时占空比20~30%;但因测试用电源电压为110V ,故占空比变得比较大,都超过50%。
根据表中测试与计算的有关数据可以得出以下3个结论:一、负载加重工作频率降低,开关管导通时间变长;二、负载加重占空比微幅度增大;三、自激式变压器耦合型开关电源既不是PWM 调制,也不是FWM 调制,而是混合调制型。
7.如何理解自激式开关电源负载加重时工作频率降低、占空比微幅增大?如图3(a )所示为开关电源轻载时次级绕组感应电压波形示意图。
图3 负载加重,开关频率自适应降低2U 是次级绕组正脉冲电压,忽略整流二极管导通压降,可以默认它为二极管整流输出电压;O U 是整流滤波输出的平均电压;ON t 为功率管导通时间,OFF t 为功率管截止时间。
忽略开关管开关转换的渡越时间不计,则T =ON t +OFF t占空比D 为%100⨯=Tt D ON如图3(b )所示为负载加重且(假设)工作频率不变时次级绕组感应电压波形示意图。
'ON t 为开关管导通时间,'ON t >ON t ;'O FF t 为开关管截止时间,'O FF t <OFF t 。