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集成開(kāi)關(guān)器的反激式電源的低損耗方案設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2012-07-30 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1)序言

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/176613.htm

文章介紹如何設(shè)計(jì)電路,減低采用IRIS40xx系列器的反激式中的空載和待機(jī)狀態(tài)。要達(dá)到此目的,可以利用一個(gè)根據(jù)負(fù)載情況轉(zhuǎn)換IRIS器件的工作模式的電路。準(zhǔn)諧振模式(Quasi-resonant mode, QR)用在重載情況下,脈沖比率控制模式(Pulse raTIo control mode, PRC)用在輕載和空載情況下。在輕載和空載情況下切換到PRC模式,電路將工作在15-20kHz頻率范圍,這樣空載將從典型的2.5W(230VAC輸入)降低到大約0.8W。在空載情況下,準(zhǔn)諧振模式會(huì)使電路在300-350kHz的頻率下工作,這樣將導(dǎo)致較高的。

  2) 待機(jī)電路工作過(guò)程

  圖1中的電路是一個(gè)采用IRIS40xx器件的典型單輸出反激式。該電路與其它應(yīng)用指南中的不同,它附加了一個(gè)在空載和待機(jī)情況下可降低運(yùn)行功耗的電路。附加電路包括Q1/R12/R13/C11/D8,這五種器件組成一個(gè)切換電路,控制從輔助繞組B流向IRIS40xx反饋端的準(zhǔn)諧振反饋信號(hào)的通過(guò)或切斷。

  


  圖1)備有待機(jī)電路的典型電路設(shè)計(jì)

  這個(gè)待機(jī)電路的工作過(guò)程相當(dāng)簡(jiǎn)單,這里將作解釋。D3/R5/C4/D4構(gòu)成一個(gè)延時(shí)電路,它將從輔助繞組來(lái)的準(zhǔn)諧振信息反饋到反饋管腳,使IRIS40xx可以探測(cè)到所有能量已經(jīng)從一次側(cè)傳到了二次側(cè),以及漏極電壓降到了最低點(diǎn)進(jìn)行軟開(kāi)關(guān)。Q1被安排在這個(gè)路徑上作一個(gè)開(kāi)關(guān),用來(lái)使該反饋信號(hào)有效或無(wú)效,有效地將IRIS40xx的工作模式從準(zhǔn)諧振模式(反饋有效時(shí))轉(zhuǎn)變到低頻的脈沖比率控制模式(反饋無(wú)效時(shí))。

  該電路通過(guò)監(jiān)測(cè)輔助繞組的電壓來(lái)決定兩種模式之間的切換時(shí)刻。在正常負(fù)載下,輔助繞組電壓較高,模式切換電路設(shè)置在適當(dāng)水平,使得Q1在這種條件下開(kāi)通,QR反饋信號(hào)/延時(shí)電路有效。當(dāng)電路降到空載或輕載條件下時(shí),輔助繞組電壓降到設(shè)定水平以下,使反饋/延時(shí)電路無(wú)效。

  R12/R13/D8組成分壓器,用來(lái)設(shè)定待機(jī)模式切換電路的切換電壓水平。這個(gè)切換電壓水平由R13和D8上的壓降決定。當(dāng)輔助繞組的電壓足夠高,電流會(huì)流過(guò)D3/R12/R13和D8。這令到R12的電壓下降,跟著PNP管Q1的射基極之間的電壓也下降。當(dāng)此電壓超過(guò)0.6V,電流即注入Q1的射基結(jié),Q1便會(huì)開(kāi)通。假如輔助繞組上的電壓較低,使得很少或者沒(méi)有電流通過(guò)R12,令R12上的壓降(跟著是Q1的射基極間的壓降)低于0.6V,Q1的射基結(jié)便沒(méi)有足夠的正向偏置,所以Q1不能開(kāi)通,使反饋延時(shí)信號(hào)無(wú)效。

  3)設(shè)計(jì)步驟

  讓我們用一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明怎樣設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)這部分電路,我們假定其余的電路已根據(jù)其他的設(shè)計(jì)指南設(shè)定好了。

  首先,讓我們拿一個(gè)例子,正常設(shè)計(jì)的Vcc為17V。如果輔助繞組上的整流管用的是諸如1n4148之類(lèi)的器件,則輔助繞組電壓應(yīng)設(shè)計(jì)為18V。

  這樣,在正常負(fù)載條件下,X點(diǎn)于能量傳送周期時(shí)的電壓為18V?,F(xiàn)在我們想在X點(diǎn)選定一個(gè)電壓值用來(lái)切換工作模式。這顯然是低于18V的,因此我們應(yīng)該挑選比預(yù)期的偏置電壓要低幾伏的電壓值,以保證能在輕載時(shí)進(jìn)行切換,但也能在滿(mǎn)載條件下啟動(dòng)進(jìn)入QR模式。讓我們選15V(由于來(lái)自輸出控制電路的反饋電流較大,輕載或空載時(shí)的輔助繞組的電壓會(huì)降低)。

  如果我們?cè)赬點(diǎn)得到15V,那么Q1的發(fā)射極(Y點(diǎn))的電壓將比它低1V,這是因?yàn)镈3的正向壓降V的存在,所以Y點(diǎn)將是14V。當(dāng)射基結(jié)間的電壓有0.6V,Q1將導(dǎo)通。因此讓我們?cè)O(shè)定R12為620歐姆,當(dāng)有968µ 的電流通過(guò)R12時(shí),Q1便會(huì)導(dǎo)通。這樣如果我們想讓Q1在Y點(diǎn)為14V時(shí)導(dǎo)通,我們可以設(shè)定D8的穩(wěn)壓值,并計(jì)算R13的電阻值:

  在這個(gè)例子中,V為14V,I為968µ D8為11V的齊納二極管,則R13將為2.4k。

  這樣電路將能夠利用負(fù)載變化把工作模式切換到低功耗待機(jī)狀態(tài),負(fù)載范圍從大于1A到0.05A或更少。

  4)電路波形

  圖2的波形顯示了負(fù)載變化導(dǎo)致電路從準(zhǔn)諧振運(yùn)行模式切換到PRC模式的情形。

  如CH4所示,當(dāng)負(fù)載電流從滿(mǎn)載降到空載時(shí),反饋電壓水平將由于輸出電壓的提高而增加,以轉(zhuǎn)移貯存的能量。在這種條件下,反饋電壓水平最終增加到某一點(diǎn),F(xiàn)ET停止開(kāi)關(guān),如CH1上漏極波形平坦的那一段所示。同時(shí)在FB管腳(CH3)也看不到QR信號(hào)。Vcc電壓(CH2)也同樣下降,因?yàn)檩o助繞組這時(shí)沒(méi)有提供能量。約5毫秒后反饋水平穩(wěn)定下來(lái),F(xiàn)ET又開(kāi)始開(kāi)關(guān)。但這時(shí)電路工作在PRC模式下,因?yàn)榇藭r(shí)Vcc降低以及FB端沒(méi)有QR信號(hào),在CH3上可以看到降低的電壓。在這種條件下運(yùn)行時(shí),由于輸出空載,所以反饋水平依然很高,這樣電路只需要從一次側(cè)傳遞很少的能量到輔助繞組和輸出繞組以保持電路的平衡,直到下一次負(fù)載變化。

  

  圖2)電路由QR模式切換為PRC模式時(shí)的波形


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