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在常用的開關(guān)電源控制電路中，PWM(脈沖寬度調(diào)制)IC是應(yīng)用較為廣泛的一種。自20世紀(jì)70年代大家熟知的TL494、SG3524等典型PWM IC在開關(guān)電源中得到應(yīng)用開始，隨著技術(shù)的發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出更高性能和更多功能的開關(guān)電源PWM IC。 一、PWM IC分類 1．按初級控制和次級控制分類 PWM IC的初級控制和次級控制應(yīng)用區(qū)分如表1所示。 (1)初級控制，住交流輸入的初級配置PWM IC的控制。通常，開關(guān)元件使用MOSFET，交流電壓經(jīng)整流濾波后，由啟動電阻供給控制IC作啟動，當(dāng)PWM IC正常工作且驅(qū)動MOSFET后，通過PWM IC控制電源變壓器繞組的供電。為了檢刪輸出電壓，一般都采用光耦進(jìn)行隔離。 (2)次級控制，在直流輸出側(cè)的次級配置PWM IC控制。通常，開關(guān)元件使用雙極性晶體管。為了隔離初級和次級，必須有PWM IC控制變壓器。同驅(qū)動雙極性晶體管的變壓器一樣，將PWM IC配置于外來噪聲小的次級，可使用為隔離電源控制。在次級側(cè)的PWM控制器電路，設(shè)置雙極性晶體管，以及電源隔離變壓器，再經(jīng)反饋回路饋送到初級進(jìn)行電源控制。 2．按半波和全波分類 作為另一種將開關(guān)電源用PWM IC的分類方法，有開關(guān)變壓器磁束僅在第l象限變換的半波(1管)方式，和磁束在第1象限和第3象限的電力變換的全波(2管)方式。 半波(1管)方式是回掃轉(zhuǎn)換器和正向轉(zhuǎn)換器等用，有許多用于該類的PWM IC?，F(xiàn)在的開關(guān)電源，幾乎是以1管功率MOSFET半波初級控制為主。2管是推挽半橋、全橋用，有早期的雙極性晶體管和功率MOSFET。2管功率MOSFET用作初級控制的也有數(shù)種。表2列出了典型用于半波、全波的PWM IC。  3．按反饋信號分類 可將開關(guān)電源PWM IC分為電壓方式和電流方式。電壓方式是直接比較輸出電壓的檢測信號和三角波，控制脈沖寬度的方式。電流方式是用時鐘脈沖信號時序摔制開關(guān)元件，將輸出電壓的檢測信號和基準(zhǔn)電壓誤差放大的信號，與開關(guān)元件的峰值電流在PWMIC內(nèi)部比較器進(jìn)行比較，由PWM IC內(nèi)部OCP門輸出PWM信號控制開關(guān)元件。電流方式的特點是輸入范圍寬，過渡響應(yīng)特性好，推挽沒有偏磁，且可以并行工作；缺點是占空比在50％以上時，工作不穩(wěn)定。 二、PWM IC及外圍電路設(shè)計 以日本NEC公司uPC 1905／06CX初級控制PWM IC為例，介紹開關(guān)電源用PWM IC外圍電路的設(shè)計。  1．uPC1905／06CX簡介 半波(1管)功率MOSFET控制用的uPC1905/06CX，其內(nèi)部框圖見圖1。 (1)內(nèi)部構(gòu)成 IC內(nèi)部有OP放大器、OCP門、PWM比較器、5V基準(zhǔn)電壓、振幅約2V最大500kHz的對稱i角披振蕩器、工作時用16V啟動IC內(nèi)部、10V停止的UVLO(啟動／停止電路)，2.4V工作的OVP門(過壓保護(hù)電路)及利用外部電路通過ON／OFF端的控制電路。PWM比較器連接到延時、輸出的端子等。 (2)三角波振蕩器 對稱三角披振蕩器的頻率，由外圍電容和電阻設(shè)定。圖1的Ct端13腳對地連接電容，Rt端15腳對地連接電阻。振蕩頻率Fose[Hz]=1／CtRt。如開關(guān)頻率150kHz，推薦Rr用較低的電阻值，如選用10k，則Ct可小到680pF。為了方便，即使選用Ct=1000pF，Rt=6．2k的組合，產(chǎn)生的對稱三角波也沒有太大的失真變化。 (3)過流保護(hù)(OCP) 開關(guān)電源使用OCP門控制，可提高電源輸出電壓。使用和開關(guān)元件串聯(lián)的低電阻檢測出電流。OCP利用脈沖檢測工作，IC內(nèi)部設(shè)定閥值電壓絕對值是0．22V，即使是正負(fù)移位的OCP信號，也可輸入到共用的Over Current Latch端⑦腳。檢測電阻選用0．1Ω／2W。開關(guān)元件的漏極電流約2A時，產(chǎn)生0．22V電壓，OCR工作。脈沖檢測是過電流保護(hù)電路的特征之一。轉(zhuǎn)載請注明轉(zhuǎn)自“維修吧-  http://www.”  (4)軟啟動 用PWM IC內(nèi)部的恒流電路和基準(zhǔn)電路，以及外圍電容等，可有效設(shè)置電源的軟啟動。圖2是典型的軟啟動電路。DTC端①腳與Vref端14腳連接一只電容，與GND端⑥腳連接一只電阻，即可完成軟啟動的設(shè)置。 (5)輸出電壓的控制(F／B) 輸出電壓檢測，通常使用高增益的并聯(lián)穩(wěn)壓器及光耦進(jìn)行誤差放大，并可作為開關(guān)電源的反饋增益調(diào)整。即使不使用PWM IC內(nèi)部的OP放大器，也可進(jìn)行誤差放大。圖3為PWM比較器的輸入控制電路。當(dāng)不使用芯片內(nèi)部OP放大器時，可將IC反饋端②腳通過電阻R接地，從基準(zhǔn)電壓端子經(jīng)由光耦向該電阻注入電流，也可改變反饋端的控制電壓。  (6)輸出電路 參考圖1。Output端⑨腳，可以輸出±1．2A電流。如果沒控制電源的電壓為20V，選定的驅(qū)動場效應(yīng)管須有22Ω的柵極串聯(lián)電阻，才能有效保護(hù)驅(qū)動功率器件及提高電路工作可靠性。輸出的Collector端⑩腳，和Emitter端⑧腳，由于Vcc端11腳和GND端⑥腳分別獨立，PWM IC電源的紋波和噪聲將不會影響輸出。 (7)開關(guān)控制 ON／OFF端可作為開關(guān)電源的開／關(guān)用。設(shè)圖1的ON／OFF控制端13腳電壓低于2．3V時，該芯片就會停止工作。利用該腳的2．3V控制門限，可對整機的工作／停止進(jìn)行有效控制，且可以借助一些外圍電路，用于電路的保護(hù)。 (8)過壓保護(hù)電路(OVP) 當(dāng)輸出電壓變高時，必須停止開關(guān)電源工作，以作保護(hù)。作為輸出電壓OVP檢測電路，可使用5．6V的齊納二極管和光電耦合器組成。圖1的Over VoltageLatch端12腳，用閾值電壓2．4V關(guān)閉電路工作。OVP電路用光電耦合器的晶體管輸入基準(zhǔn)電壓Vref，將晶體管的輸出返回Over Voltage Latch端。OVP的復(fù)位，是指將輸出電源截斷后再接入，且使Vcc端11腳的電源處于2V以下。 2．PWM IC的外圍電路設(shè)計 PWM IC種類繁多，表3給出其一般PWM IC的內(nèi)部組成及對應(yīng)設(shè)計要點。 (1)啟動／停止電路(UVLO) 開關(guān)電源的啟動時間，由PWM IC的開啟電壓和軟啟動的設(shè)計決定。功率MOSFET的柵極耐壓，一般為20V～30V，而一般設(shè)定驅(qū)動電壓為10V～20V。因此，PWM IC的啟動電壓一般選用15V左右。如圖4所示，選擇C1<C2，用二極管D1分割直流。電解電容器C2=2．5C1時，可縮短啟動時間和PWM IC穩(wěn)定工作周期。啟動時間Tst是PWM IC得電到整機開始工作的時間，也可調(diào)整軟啟動電路等設(shè)定。  (2)三角波振蕩器(OSC) 在開關(guān)電源里，為了減小噪聲，一般選擇噪聲限度規(guī)定以下的開關(guān)頻率。150kHz以上為噪聲電壓限制值，在限制值以下的開關(guān)頻率，其噪聲的大小決定于基波頻率。 (3)過流保護(hù)電路(OCP) PWM IC大都采用開關(guān)元件串接的低電阻檢測電流。過流保護(hù)電路的檢測電路，還具有開關(guān)元件電流噪聲濾除功能。 對于脈沖檢測OCP，一般需要選定短時間常數(shù)的RC濾波器。如選用長時間常數(shù)，可得到平均值電流檢出。實際應(yīng)用中，選擇時間常數(shù)還必須和OCP工作時的“亂調(diào)”兼顧。所謂“亂調(diào)”，是指在三角波發(fā)生器的設(shè)定頻率以外工作時，開關(guān)波形模糊，并有“乒叭”聲音的狀態(tài)。 (4)輸出電壓的控制(F／B) 通常在電路中使用高增益的并聯(lián)穩(wěn)壓器以作電壓精確比較，即可得到精確的輸出電壓比較控制信號。而且，利用光電耦合器放大隔離，可得到足夠大的反饋增益，便于對輸出電壓的控制。一般開關(guān)電源的PWMIC，由于內(nèi)設(shè)OP放大器，用電阻將OP放大器的IN端⑤腳接地，用光電耦合器的晶體管將基準(zhǔn)電壓傳來的電流注入電阻，控制IN端的電壓。OP放大器將II端④腳和反饋2端③腳連接，由于使用增益為1的電壓跟隨器，輸出阻抗較低，可提高電路的整體工作穩(wěn)定性。 利用uPC1905／06CX芯片設(shè)計的5V／50W輸出開關(guān)電原電路如圖5所示。  |
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