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              寬范圍小功率輸入開關(guān)電源的設(shè)計與實現(xiàn)

              時間:2009-07-08 21:08:34來源:網(wǎng)絡(luò) 作者:admin 點擊:
              摘要:基于TinySwith系列芯片,詳細(xì)介紹了用于給一款定時計數(shù)單元供電的開關(guān)電源的設(shè)計方法,該電路在寬范圍輸入電壓范圍內(nèi),采用單端反激式拓?fù)潆娐罚霉馀悍答伜兔}沖寬度調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)電壓穩(wěn)定輸出。
              開關(guān)電源被譽為高效節(jié)能型電源,它代表著電源 class="wz_rc">穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向,現(xiàn)已成為電源 class="wz_rc">穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展,功率器件的不斷完善、更新,PWM 技術(shù)的發(fā)展日趨完善,開關(guān)電源正朝著短、小、輕、薄的方向發(fā)展。本文介紹了一種基于TinySwith系列芯片設(shè)計的小功率AC/DC開關(guān)電源的原理及設(shè)計方法。
              1 單端反激式開關(guān)電源的控制原理
              所謂單端是指高頻變壓器的鐵心工作在B-H曲線的一側(cè)。反激式則指當(dāng)功率MOSFET導(dǎo)通時,就將電能儲存在高頻變壓器的初級繞組上,僅當(dāng)MOSFET關(guān)斷時,才向次級輸送電能。由于開關(guān)頻率高達(dá)上百kHz,使得高頻變壓器能夠快速存儲、釋放能量,經(jīng)高頻整流濾波后即可獲得直流連續(xù)輸出。而反饋回路通過控制TinySwitch器件的控制端的電流來調(diào)節(jié)占空比以達(dá)到穩(wěn)壓的目的[1]。
              2 TinySwitch系列芯片選型及介紹
              電流型脈沖寬度調(diào)制集成電路 class="wz_rc">集成電路TNY255是一種高性能的、單端輸出的、固定頻率的電流型PWM 控制器,能很好地應(yīng)用在隔離式單端反激開關(guān)電源的設(shè)計以及直流一直流變換器設(shè)計之中,它最大的優(yōu)點是外接元件少,外電路裝配簡單,成本低廉。它的內(nèi)部電路包括如下主要功能:
              ①可調(diào)整的充放電振蕩電路,可精確地控制占空比;
              ②采用電流型操作,并可在133kHZ高頻下工作;
              ③具有自動補償功能;
              ④帶鎖定的PWM,可以進行逐個脈沖的電流限制;
              ⑤具有內(nèi)部可調(diào)整的參考電源,可以進行欠壓鎖定;
              ⑥采用圖騰柱輸出電路,提供大電流輸出,輸出電流可達(dá)1A;
              ⑦工作電流低,且能進行低電流啟動;
              ⑧可直接對雙極晶體管和MOSFETS管進行驅(qū)動。
              TinySwitch功能框圖如圖1所示。

              圖1   Tiny Switch功能框圖
              2.1 TinySwitch的工作模式
              反激式開關(guān)電源的輸出功率與門限值,變壓器初級電感和開關(guān)頻率相關(guān),再結(jié)合芯片特點,由于TinySwitch門限值和變壓器初級電感均為常數(shù),因此若想改變輸出功率,只有通過改變開關(guān)頻率來實現(xiàn)。TinySwitch采用“跳周期”的工作方式,即以改變功率MOSFET有效的開關(guān)頻率,以實現(xiàn)不同的功率輸出。芯片的使能(EN)引腳正常工作時,若EN端為高電位MOSFET導(dǎo)通,反之則關(guān)斷。如圖1所示,EN引腳電路中有一個設(shè)為1.5V的源極跟隨輸入。輸入電流被10μA的滯回電流源箝位。在振蕩器時鐘信號(每個周期之始)的上升沿,對EN檢測電路的輸出取樣,若為高,則此周期導(dǎo)通功率MOSFET,否則功率MOSFET在相應(yīng)周期保持關(guān)斷,即跳過該工作周期,由于對EN引腳取樣僅在每個周期之始進行一次,周期中EN引腳上的其它變化可以不考慮。這樣便可對芯片進行開/關(guān)控制,如果使EN端為高(<40μA)則執(zhí)行開關(guān)周期,繼續(xù)在下一個時鐘周期之初對EN引腳狀態(tài)進行取樣。
              于是滿載時,讓Tiny Switch在大部分時鐘周期導(dǎo)通,不足滿載時,TinySwitch將“跳過”更多周期以保持次級輸出電壓穩(wěn)定。在輕載或空載時,幾乎跳過所有周期,只有一小部分周期導(dǎo)通以供給電源的功率消耗。容-源-電-子-網(wǎng)-為你提供技術(shù)支持

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