开关电源的组成和原理方框图.doc

ME技术组第五期培训分析员培训资料 FROM：ME吴君芳显示器原理（二）一电源IC介绍8 34V 16V 7 6 2.5V4 5 2R 2 R 31SR基准电压检测比较器振荡器5V基准电压+-内部偏压脉宽调制器是控制电路中关键性部件。脉宽调制器的功能是把误差检测放大器（或称比较放大器）输出的直流误差信号转换成脉冲宽度可变的脉冲方波信号，要求它输出的脉冲宽度能在较大范围内连续线性地变化。脉宽调制器电路比较多，有最简单的三级管组成的脉宽调制器，有单稳态触发器组成的脉宽调制器，有RC积分电路组成的脉宽调制器，有运算放大器组成的脉宽调制器，有集成电路组成的脉宽调制器等。集成电路组成的脉宽调制器在显示器电源中得到了广泛的应用，比如TDA4600TDA4601、TDA4605、UC3842、WPC394C、NEISE5560、PC1394C等。其中UC3842在近期生产的显示器中基本上都采用该芯片。UC3842（W1842、W2842、W3842）是单端隔离式电流型脉冲宽度调制器，它采用双列直插式封装、外围元件极少、外围电路简单、控制精度高、工作稳定、启动电流低、输出电流大，适于驱动场效应管，工作频率高达500KHz，电路原理方块图如上：（1）UC3842有如下优点：A电流方式工作，电路稳定度高B线性调节良好C周期性限流作用保护性高，工作可靠使用方便D当电源电压低于10V时，电路自动停振，保护电路容易设计E可直接驱动场效应功率开关管F容易实现与行频同步，使电源工作稳定（2）UC3842各脚功能：PIN1：起频率补偿作用。集成电路内部运算放大器输出的误差信号，从1脚输出，经外围电路R，C元件反馈到运算放大器负相输入端，从而达到频率补偿的作用。PIN2：为误差信号输入端。内接误差信号放大器负相断，接收输出电压误差反馈信号，与芯片内部2.5V基准电压进行比较、放大，送内部检测电流比较器，从而改变UC3842输出脉冲宽度。PIN3：为电流信号检测输入端。外部电流检测信号从场效应管Q901源极电阻R929上的电压降取得，经电阻R930加到检测电流比较器的同相端。当外部电流超过某一数值时，使芯片内部R-S触发器清零，芯片停止输出，场效应管停止工作，这样起到了过流保护作用。PIN4：锯齿波形成。与芯片内部的振荡器连接，外接RC定时电路，RC冲放电时间常数决定了振荡频率的高低。同时行逆程信号从4脚加入，使振荡频率被锁定为行频频率，保证了电源频率的稳定。PIN5：接地。PIN6：输出宽度可变的脉冲信号，加到场效应管的控制栅极G。PIN7：接电源电压。由开关变压器次极饶组提供脉冲电压，经整流滤波得到15V电压，在开机时由300V电压经启动电路（大于16V，1mA）加到7脚，启动后只要维持在10V（16mA）以上即可工作。当低于10V时芯片停止振荡并锁住，除非电压再上升到16V才会重新启动，芯片启动后16V电压由变压器次极提供。PIN8：提供5V基准电压，用Vref表示。二 开关电源的组成和原理方框图SYNCOSC输出电压整流滤波输入电网滤波整流滤波电流取样变换器电压取样驱动误差放大器PWM调制器电流检测比较器开关电源由输入电网滤波器，输入电压整流、滤波，直流/交流变换器，高频脉冲整流滤波电路，稳压电路，过电流保护电路及辅助电源等部分组成。原理框图如下：1 各方框功能（1）输入电网滤波器：消除和防止来自电网的各种干扰，如电动机的启动，各种电器的开和关所引起的电火花，雷击产生的干扰等。同时又防止开关电源产生的高频电磁干扰向电网扩散。（2）输入电压整流，滤波电路：电网交流电压经D901D904组成的桥式整流进行整流，滤波，向直流/交流变换器提供纹波较小的直流电压。而且当电网瞬间停电时，电容器储存的能量可使开关电源输出电压维持一定的时间，有利于计算机进行数据保护。（3）直流/交流变换器：是开关电源的关键部件。它把未稳定的直流电压（310V）变成高频脉冲电压。高频脉冲变压器可起到输入电网与输出端隔离作用，另外还可储能，变压。（4）输出电压整流滤波（高频脉冲整流，滤波电路）：将变换器输出的高频脉冲电压进行整流，滤波得到所需要的直流输出电压（可获得多路输出）。同时还可防止高频噪声对负载的干扰。（5）电压取样（控制电路）：检测直流输出电压，与基准电压进行比较，放大，调制振荡器输出的脉冲宽度，从而控制变换器以保持输出稳定的直流电压。一般控制电路还包括软启动及停止电路。（6）电流取样（保护电路）：在开关电源发生过压，过流或短路时，保护电路使开关电源停止工作，以保护负载和开关电源本身。三 工作原理 1 输入整流及滤波电路220V交流电压先经2.5/250V保险，再送到C901，R901，L901，C902，C962，C964，NR901组成的浪涌电流限幅电路和低通滤波器，然后加到由D901D904组成的桥式整流电路，经桥式整流后的100Hz单向脉冲电压又送到C907进行平滑滤波，最后在C907两端得到220310V的直流高压。2 主变换电路主变换电路主要由Q901，T901，R937R939，R927，R929，D913，D910，C915，C923等组成的。当UC3842第7脚得到16V以上的电压后，UC3842就开始工作，并从其6脚送出调制脉冲，此脉冲经R937R938，D913加到Q901栅极，当Q901栅极有正向脉冲出现时，Q901导通310V直流电压经T901第7脚5脚Q901R929形成回路，于是在变压器各副边绕组上感应出一个方向的脉冲电压。当Q901栅极有效脉冲消失时，Q901因失去栅极电压而截止，由于N1（T901第7脚与第5脚之间的线圈）电流突然减小，将在N1绕组上产生反电动势，此时储存在变压器T901中的能量由N1经D910，R927进行泻放，同时在T901副边各绕组上感应出与Q901导通时方向相反的脉冲。由于Q910栅极不断地得到控制脉冲，上述过程反复进行，最终在T901副边各绕组上得到连续的方波电压，然后再经输出半波整流和平滑波及稳压电路得到所需的各组电压。3 控制及保护电路控制电路由UC3842及外围元件组成。由D909，R922R926，Q904，ZD902，C914等组成启动电路，在开机后当UC3842第7脚电压上升到16V时，于是UC3842开始工作，并从第6脚送出占空比可调的方波信号到Q901栅极。一旦Q901栅极得到所需的脉冲信号，主变换电路开始工作，并使T901各副绕组产生方波电压，N2（T901第2脚与第3脚之间的线圈）绕组上的电压经R931限流，D911整流，C916滤波后加到UC3842第7脚，UC3842启动电流为1mA，可以由启动电路提供，当UC3842开始工作时，所需的工作电流为15mA左右，此电流大部分将由N2绕组提供。（1） 稳压环节，稳压环节由N2，R931R933，D912，VR901组成在副边电压正常时，可以通过调节VR901使UC3842第2脚电压为2.5V，误差放大器处于平衡状态。假如由于某种原因引起副边电压上升时，N2电压也随着上升，于是送到UC3842第2脚的电压升高，使2脚电压高于误差放大器同相输入端电压（2.5），此时误差放大器输出电压下降，并加到PWM调控器使UC3842第6脚输出脉冲的占空比减小，Q901导通时间缩短，各路输出端平均电压下降，并逐渐稳定于额定电压值。（2） 限流保护。限流保护由主变换回路电流取样R929，R93