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高频开关电源适配器主电路的设计与制作原则

高频开关电源适配器的规划与制造要从主电路开端,其中功率改换电路是高频开关电源适配器的中心。功率改换电路的结构也称高频开关电源拓扑结构,该结构有多种类型。拓扑结构也决议了与之配套的PWM操控器和输出整流/滤波电路。下面介绍高频开关电源适配器规划与制造的一般流程。  
1. 断定电路的结构  
无论是AC/DC高频开关电源还是DC/DC高频开关电源,其中心都是DC/DC改换器。因而,高频开关电源适配器的电路结构就是指DC/DC改换器的结构。高频开关电源中常用的DC/DC改换器拓扑结构如下:  
a) 降压式改换器(Buck Converter),亦称降压式稳压器。  
b) 升压式改换器(Boost Converter),亦称升压式稳压器。  
c) 反激式(亦称回扫式)改换器(Flyback Converter)。  
d) 正激式改换器(Forward Converter)。  
e) 半桥式改换器(Half Bridge Converter)。  
f) 全桥式改换器(Full Bridge Converter)。  
g) 推挽式改换器(Push-pull Converter)。  
降压式改换器和升压式改换器首要用于输入、输出不需求阻隔的DC/DC高频开关电源中;反激式改换器首要用于输入、输出需求阻隔的小功率AC/DC或DC/DC高频开关电源中;正激式改换器首要用于输入、输出需求阻隔的较大功率AC/DC或DC/DC高频开关电源中;半桥式改换器和全桥式改换器首要用于输入、输出需求阻隔的大功率AC/DC或DC/DC高频开关电源中,其中全桥式改换器可以供给比半桥式改换器更大的输出功率;推挽式改换器首要用于输入/输出需求阻隔的较低输入电压的DC/DC或DC/AC高频开关电源中。  
降压式改换器的输出电压低于输入电压,升压式改换器的输出电压大于输入电压。在反激式、正激式、半桥式、全桥式和推挽式等具有阻隔变压器的DC/DC改换器中,可以经过调理高频变压器的一、二次匝数比,很便利地完成电源的降压、升压和极性改换。此类改换器既可以是升压型,也可以是降压型,还可以是极性改换型。在规划高频开关电源适配器时,首要要根据输入电压、输出电压、输出电流的巨细,以及是否需求电气阻隔,来挑选适宜的电路结构。  
2. 挑选操控电路  
高频开关电源适配器是经过操控功率MOS场效应管或功率晶体管的导通与关断时间来完成电压改换的,其操控方法首要有脉冲宽度调制、脉冲频率调制和混合调制三种。脉冲宽度调制方法,简称脉宽调制(英文Pulse Width Modulation,缩写PWM);脉冲频率调制方法,简称脉频调制(英文Pulse Frequency Modulation,缩写PFM);混合调制方法,是脉冲宽度和开关频率均不固定,互相都能改动的方法。  
PWM方法,具有固定的开关频率,经过改动脉冲宽度来调理占空比,因而开关周期也是固定的,这就为规划滤波电路供给了便利,所以运用最为遍及。现在,高频开关电源适配器大多采用此方法。为便于高频开关电源厂家的规划,很多IC厂家将PWM操控器规划成集成电路,以便利电源工厂挑选。在前期的电源适配器产品中,我们常用的PWM操控器如下:  
a) 自激振动型RCC操控电路。  
b) TL494电压型PWM操控电路。  
c) SG3525电压型PWM操控电路。  
d) UC3842电流型PWM操控电路。  
e) TOPSwitch-II系列的PWM操控电路。  
f) TinySwitch系列的PWM操控电路。  
自激振动型RCC操控电路经过发动电阻,运用高频变压器的正反应绕组完成功率开关管的饱满导通,运用功率管的退饱满特性完成功率开关晶体管的关断。经过操控功率开关管基极电流巨细完成脉冲宽度调制。具有结构简略、本钱低价的特色,适宜在小功率的反激式高频开关电源适配器中运用,例如各种电器设备的待机电源、手机充电器等。  
TL494是电压型PWM操控电路芯片,具有固定振动频率,它包含了高频开关电源需求的悉数操控功用,广泛运用于推挽式、半桥式、全桥式拓扑结构的高频开关电源。内置功率晶体管可供给500mA的驱动才能,具有推或拉两种输出方法,适宜驱动双极型功率开关晶体管。适宜构成较大功率的高频开关电源。  
SG3525也是电压型PWM操控电路芯片,是SG3524的改善产品,SG3524的功用与TL494的功用基本相同。SG3525内置软发动电路,具有输入欠电压确定功用,可完成逐个脉冲关断。其驱动输出级采用了推挽式电路结构,灌电流/拉电流才能超越200mA,关断速度更快。不但可以驱动双极型功率开关晶体管,更适宜驱动场效应功率管(MOSFET),以便获得更高的开关频率和电源变换功率。  
UC3842是电流型PWM操控芯片电路,她具有引脚少、外围电路简略、功用优秀、单价低价等优点,适宜构成小功率单端反激式高频开关电源,是现在单端PWM操控电路的一种优选类型。该电路具有欠电压确定功用和大电流图腾柱式输出结构,适宜驱动双极型功率管和场效应功率管。其电流型操控形式,很简单完成对每个周期的峰值电流限制,能有用避免高频变压器的磁饱满,提高了高频开关电源适配器的可靠性。  
TOPSwitch-II系列单片高频开关电源是将PWM操控系统的悉数功用集成到三端芯片中。内含脉宽调制器、场效应功率管、主动偏置电路、维护电路、高压发动电路和环路补偿电路,经过高频变压器即可完成输出端与电网彻底阻隔。外部仅需配整流滤波器、高频变压器、漏极钳位维护电路、反应电路和输出整流滤波电路,即可构成反激式高频开关电源适配器。  
TinySwitch系列单片高频开关电源是美国PI公司推出的一种高功率、小功率、低本钱的四端单片高频开关电源专用IC。TinySwitch系列比TOPSwitch-II系列三端单片高频开关电源增加了一个使能端,运用也愈加便利、灵敏。其操控系统实际上是采用越过周期的方法完成稳压进程的,等效为脉冲频率调制器。该系列产品特别适宜制造10W以下的微型高频开关电源适配器或许待机电源。  
在规划高频开关电源适配器时,要根据主电路的拓扑结构、输出功率的巨细、电源的运用领域等挑选适宜的PWM操控电路。

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