位置:51电子网 » 技术资料 » 家用电器

开关电源的PWN-PFM控制电路

发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:4122

1.引言

开关电源由于在体积、重量、效率和可靠性等多多方面的优势,目前在计算机、通信、家用电器、雷达、空间技术等众多领域中已完全取代了传统的线性稳压电源。开关电源的控制技术主要有三种:(1)脉冲宽度调制(pwm);(2)脉冲频率调制(ppn);(3)脉冲宽度频率调制(pwn-pfh).其中pwm是目前应用在开关电源中最为广泛的一种控制方式,它的特点是噪音低、满负载时效率高且能工作在连续导电模式,现在市场上有多款性能好、价格低的pwm集成芯片,如ucl842/2842/3842、tdal6846、tl494、sgl525/2525/3525等;pfm具有静态功耗小的优点,但它没有限流的功能也不能工作于连续导电方式,具有pfm功能的集成芯片有max641、tl497等;pwm-pfm兼有pwm和pfm的优点,但目前市场上没有具有pwm-pfm功能的单片集成芯片出售从而限制它的应用。

本文介绍了一种采用pwm-pfm控制的开关电源,对其中的控制电路--pwm-pfm电路的原理进行了较详细的分析,该控制电路元件数量少、实现简便。

2.开关电源及其pwh-pfh控制电路介绍

本开关电源的输入为三相交流电,输入电压范围为320~575v,频率为45~65hz,输出规格为24v/10a,重量仅约1.4kg。开关电源的主电路拓扑为双晶体管反激变换式,通过采用两支开关管串联来降低对大功率mos场效应管的关断电压的要求。

pwm-pfm控制电路由三片数字芯片(4011、4066、40106)和少量电阻、电容、二极管、三极管组成,电路图见图1.其中,4011为二输入的四与非门,4066为四双向模拟开关,40106为六施密特触发器。

3.原理分析

如电路图所示,它有四个输入端,信号分别来自光耦1输出端、光耦2输出端、整流后的高压直流端、以及与开关变压器耦合,一个输出端以驱动大功率mos场效应管。电路的核心部分是由两个与非门(in3a/in3b/out3和in4a/in4b/out4)构成的rs触发器。触发器有两个输入端:40ll第9脚(in3b)和第12脚(in4a);两个输出端401l第10脚(out3)和第11脚(out4)。输出端out4的信号传送到五个并联的施密特触发器(i1/o1、i2/o2、i3/o3、i4/o4和i5/o5)。施密特触发器的作用是整定与非门的输出波形,防止电路的误动作。采用五个施密特触发器并联的冗余设计提高了电路的电流驱动能力,增强了整个电路的可靠性。整形后的波形经两个互补三极管构成的图腾柱驱动大功率mos场效应管,控制主回路的导通和关断。输入端in3b为导通时间ton控制端,输入端in4a为关断时间toff控制端,两个输入端都是低电平有效。当输入端in4a为低电平时触发与非门4使输出端out4为高电子,经施密特触发器后关断开关管;当输入端in3b为低电平时触发与非门3使输出端out3为高电平,输出端out4为低电子,out4低电平经施密特触发器后为高电平,使开关管导通。out3高电平使模拟开关1(in1/outl/controll)导通,线圈ll的电流经d5和r17到地,防止线圈l1磁饱和。

启动时,线圈ll无电流,对地为低电平,经与非门1(inla/in1b/outl)和与非门2(in2a/in2b/out2)后仍为低电平,即输入端in3b为低电平,经rs触发器和施密特触发器后使开关管导通,开关电源有输出,输出电压经比较、放大后的反馈信号经光耦2隔离,通过r16、r17、r18、c5、c6、t4、r15送到in4a,使开关管关断,pwm-pfm控制电路起振。

正常工作时,线圈l1耦合开关变压器的信号(即开关管的信号)经与非门l和与非门2后至in3b,控制开关管的导通时间ton,从开关电源的输出的反馈信号经光耦2隔离,通过r16、r17、r18、c5、c6、t4、r15送到in4a,控制开关管的关断时间toff。若负载和输入电压不变,开关管按rs触发器的电路常数所决定的宽度和频率周而复始的导通和截止,维持输出电压不变。若负载或输入电压有变化,线圈ll和光耦2反馈的信号同时变化,使导通时间ton和关断时间toff同时变化,即控制脉冲的宽度和频率同时变化,实现了pwm-pfm控制。

光耦l为输出过压保护,当开关电源输出正常时,光耦1输出为高电平,经施密特触发器后为低电平,模拟开关3(in3/out3/control3)不导通,out3不起作用;当开关电源输出过压时,光耦1输出为低电平,经施密特触发器后为高电平,使control3为高电平,模拟开关3导通,out3端接地,in4a端为低电平,开关管关断。

整流后的高压直流端为输入过压保护。当交流输入电压正常时,t1管饱和导通,control4为低电平,模拟开关4(in4/0ut4/control4)不导通,out4不起作用;交流输入电压过高时,tl管截止,control4为高电平,模拟开关4导通,out4接地,in4a端输出为低电平,开关管关断。

4.结束语

控制电路是开关电源的核心部分,采用合适的控制电路可简化开关电源的设计,并使之具有优异的性能。采用该pwm-pfm控制电路组成的开关电源,由

1.引言

开关电源由于在体积、重量、效率和可靠性等多多方面的优势,目前在计算机、通信、家用电器、雷达、空间技术等众多领域中已完全取代了传统的线性稳压电源。开关电源的控制技术主要有三种:(1)脉冲宽度调制(pwm);(2)脉冲频率调制(ppn);(3)脉冲宽度频率调制(pwn-pfh).其中pwm是目前应用在开关电源中最为广泛的一种控制方式,它的特点是噪音低、满负载时效率高且能工作在连续导电模式,现在市场上有多款性能好、价格低的pwm集成芯片,如ucl842/2842/3842、tdal6846、tl494、sgl525/2525/3525等;pfm具有静态功耗小的优点,但它没有限流的功能也不能工作于连续导电方式,具有pfm功能的集成芯片有max641、tl497等;pwm-pfm兼有pwm和pfm的优点,但目前市场上没有具有pwm-pfm功能的单片集成芯片出售从而限制它的应用。

本文介绍了一种采用pwm-pfm控制的开关电源,对其中的控制电路--pwm-pfm电路的原理进行了较详细的分析,该控制电路元件数量少、实现简便。

2.开关电源及其pwh-pfh控制电路介绍

本开关电源的输入为三相交流电,输入电压范围为320~575v,频率为45~65hz,输出规格为24v/10a,重量仅约1.4kg。开关电源的主电路拓扑为双晶体管反激变换式,通过采用两支开关管串联来降低对大功率mos场效应管的关断电压的要求。

pwm-pfm控制电路由三片数字芯片(4011、4066、40106)和少量电阻、电容、二极管、三极管组成,电路图见图1.其中,4011为二输入的四与非门,4066为四双向模拟开关,40106为六施密特触发器。

3.原理分析

如电路图所示,它有四个输入端,信号分别来自光耦1输出端、光耦2输出端、整流后的高压直流端、以及与开关变压器耦合,一个输出端以驱动大功率mos场效应管。电路的核心部分是由两个与非门(in3a/in3b/out3和in4a/in4b/out4)构成的rs触发器。触发器有两个输入端:40ll第9脚(in3b)和第12脚(in4a);两个输出端401l第10脚(out3)和第11脚(out4)。输出端out4的信号传送到五个并联的施密特触发器(i1/o1、i2/o2、i3/o3、i4/o4和i5/o5)。施密特触发器的作用是整定与非门的输出波形,防止电路的误动作。采用五个施密特触发器并联的冗余设计提高了电路的电流驱动能力,增强了整个电路的可靠性。整形后的波形经两个互补三极管构成的图腾柱驱动大功率mos场效应管,控制主回路的导通和关断。输入端in3b为导通时间ton控制端,输入端in4a为关断时间toff控制端,两个输入端都是低电平有效。当输入端in4a为低电平时触发与非门4使输出端out4为高电子,经施密特触发器后关断开关管;当输入端in3b为低电平时触发与非门3使输出端out3为高电平,输出端out4为低电子,out4低电平经施密特触发器后为高电平,使开关管导通。out3高电平使模拟开关1(in1/outl/controll)导通,线圈ll的电流经d5和r17到地,防止线圈l1磁饱和。

启动时,线圈ll无电流,对地为低电平,经与非门1(inla/in1b/outl)和与非门2(in2a/in2b/out2)后仍为低电平,即输入端in3b为低电平,经rs触发器和施密特触发器后使开关管导通,开关电源有输出,输出电压经比较、放大后的反馈信号经光耦2隔离,通过r16、r17、r18、c5、c6、t4、r15送到in4a,使开关管关断,pwm-pfm控制电路起振。

正常工作时,线圈l1耦合开关变压器的信号(即开关管的信号)经与非门l和与非门2后至in3b,控制开关管的导通时间ton,从开关电源的输出的反馈信号经光耦2隔离,通过r16、r17、r18、c5、c6、t4、r15送到in4a,控制开关管的关断时间toff。若负载和输入电压不变,开关管按rs触发器的电路常数所决定的宽度和频率周而复始的导通和截止,维持输出电压不变。若负载或输入电压有变化,线圈ll和光耦2反馈的信号同时变化,使导通时间ton和关断时间toff同时变化,即控制脉冲的宽度和频率同时变化,实现了pwm-pfm控制。

光耦l为输出过压保护,当开关电源输出正常时,光耦1输出为高电平,经施密特触发器后为低电平,模拟开关3(in3/out3/control3)不导通,out3不起作用;当开关电源输出过压时,光耦1输出为低电平,经施密特触发器后为高电平,使control3为高电平,模拟开关3导通,out3端接地,in4a端为低电平,开关管关断。

整流后的高压直流端为输入过压保护。当交流输入电压正常时,t1管饱和导通,control4为低电平,模拟开关4(in4/0ut4/control4)不导通,out4不起作用;交流输入电压过高时,tl管截止,control4为高电平,模拟开关4导通,out4接地,in4a端输出为低电平,开关管关断。

4.结束语

控制电路是开关电源的核心部分,采用合适的控制电路可简化开关电源的设计,并使之具有优异的性能。采用该pwm-pfm控制电路组成的开关电源,由

相关IC型号

热门点击

 

推荐技术资料

PCB布线要点
    整机电路图见图4。将电路画好、检查无误之后就开始进行电... [详细]
版权所有:51dzw.COM
深圳服务热线:13751165337  13692101218
粤ICP备09112631号-6(miitbeian.gov.cn)
公网安备44030402000607
深圳市碧威特网络技术有限公司
付款方式


 复制成功!