单片开关电源效率技术方案
TOP244Y单片开关电源原理及维修技巧
TOP244Y单片开关电源原理及维修技巧作者:刘宜新来源:《电子技术与软件工程》2016年第13期摘要本文首先概述了TOP244Y单片开关电源的基本工作原理,接着根据本人多年的维修实践经验,详细介绍了针对此电路的维修技巧,最后通过以TOP244Y单片开关电源维修实例进行剖析,进一步说明TOP244Y开关电源的具体维修技巧及故障的处理。
【关键词】开关电源 TOP244Y单片开关电源原理故障维修技巧开关电源又被称为高效节能电源,它不仅效率高,可达到80﹪-90﹪,而且去掉了笨重的工频变压器,它是利用体积很小的高频变压器来实现电压变换及电网隔离,这样为家用电器的小型化、轻型化奠定了坚实的基础。
采用TOP244Y单片开关电源用途非常广泛,很多民用家用电子产品都采用了此种电路方案,因此家电维修人员很有必要掌握TOP244Y单片开关电源的维修方法。
1 TOP244Y开关电源工作原理分析该开关电源芯片内含脉宽调制器、功率场效应管、自动偏置电路、保护电路。
再配合外部的一次整流滤波电路、、取样比较反馈电路、二次整流滤波电路等部分就组成了一个完整的单片开关电源。
其电路原理如附图所示,以下分别进行分析:1.1 TOP244Y芯片各引脚功能TOP244Y是一款集成式开关电源芯片,它将脉冲宽度调制(PWM)控制系统的全部功能集成到芯片中,其功能引脚如图1所示,各脚功能如下:1.1.1 漏极(D)引脚高压功率MOSFET的漏极输出,通过内部开关高压电流源提供启动偏置电流。
1.1.2 控制(C)引脚误差放大器及反馈电流的输入脚,用于占空比控制。
当控制引脚电压VC接近5.8 V时,控制电路被激活并开始软启动。
当出现开环或短路等故障而使外部电流无法流入控制引脚时,控制引脚上的电容开始放电,达到4.8 V时激活自动重启动电路而关断MOSFET开关管的输出,使控制电路进入低电流的待机模式。
同时该脚也是脉宽调制器电流反馈的控制脚,其占空比与流入控制脚超过芯片内部消耗所需要的电流成反比,实现脉宽调制。
高效率低成本单芯片移动电源方案
幻灯片1鋰電池移動電源解決方案移動電源功能大綱●充電功能-涓電流/定電流/定電壓●放電功能-定電壓/限電流●電池保護-OVP/OCP/OTP●電池電量控制與顯示●充電電源供電/功率偵測●放電功率偵測●移動電源功能●傳統方案方塊圖/電路圖●RSM56FH3M方案方塊圖/電路圖●方案與傳統方案主要零件比較表●方案Demo board●電路圖●規格與功能●軟體流程圖●RSM56FH3M簡易規格●RSM56FH3M 競爭優勢1 幻灯片2傳統方案方塊圖/電路圖Li 電池充電電路(DC to DC 降壓)FP6291 DC to DC 升壓電路3V LDOHT46R064電池保護IC2 幻灯片3RSM RSM56FH3M 方塊圖/電路圖3 幻灯片4鋰電池移動電源方案優缺點比較表傳統方案优化方案主要元件 4 or 5 1外圍零件多少體積大小待機耗電大(大於100uA) 小(約20 uA)充電效率70% 86%(同步整流)放電效率80% 88%(同步整流)充電功能定電流涓電流定電流定電壓電池保護充電:過電壓過電流放電: 過電流充電:過電壓過電流放電: 過電流電池: 過溫度成本高低4 幻灯片5方案與傳統方案主要零件比較表零件傳統方案优化方案RSM56FH3M 0 18-bit A/D MCU 1 0電池保護IC 1 0放電IC 1 0電感 1 1Power MOS 2 3電解電容 5 2肖特基管 2 4功率電阻 2 1LDO穩壓(BL8060) 1 0TL431 0 1三極管8050 3 1LED 5 4SMD電容7 7SMD電阻31 18總零件數: 62 435 幻灯片6Demo board 電路圖6 幻灯片7Demo board 功能與規格●使用鋰聚合物電池,容量為3000mAh●輸入/輸出:●輸入插座為USB Mini-B ,輸入電壓5V●輸出插座為USB A, 輸出電壓5V,最大輸出電流為1A●操作溫度範圍:●充電操作溫度範圍: 0~ +40°C(電池規格)●放電操作溫度範圍: -20~ +60°C(電池規格)●每2秒醒來2mS偵測是否有負載接上●靜態耗電: 20 uA●放電轉換效率最高88.61% (5V/400mA)●保護機制:●放電時電池端過放電流保護●充電時輸入端過電壓保護,電池端過充電流保護●涓電流充電●電池電壓低於3.0V●定電流100 mA●定電流充電●電池電壓: 3.0V~4.2V●定電流1500 mA●定電壓充電●定電壓: 4.2V●充電電流低於30mA時停止充電●定電壓放電●定電壓5V●電池電壓低於3.0V停止放電●電池端最大輸出電流1.35A7 幻灯片8LED燈指示說明8 幻灯片9是否有輸入電壓? YESB對電池充電NOS1是否按下? YESC顯示殘餘電量是否有負載?對外部裝置放電YESNOA關閉AD/精準電壓源MCU進HALT,等待WDT溢位(2S) orWake up(S1/輸入電壓)9 WDT溢位幻灯片10對電池充電:設定互補式PWM (period/duty)B電池電壓是否低於3V? 低於3V小電流充電高於3V1.溫度保護2.過電壓/過電流產生3.輸入端被移除電池電壓是否到達4.2V 低於4.2V定電流充電到達4.2V 1 or 23高於30mA低於30mA 充電電流是否低於30mA定電壓充電顯示電量LED快速閃爍關閉PWMLED1~LED4慢速閃爍否輸入是否移除A是10幻灯片11對外部裝置放電:設定互補式PWM (period/duty)C電池電壓是否低於3V? 低於3VLED1快速閃爍1.溫度保護2.過電壓/過電流產生3.輸入端有插入高於3VA超過1350mA 電池端電流是否超過1350mA減少輸出電流1 or 23低於1500mA高於50mA 低於50mA 定電壓5V輸出定電壓充電LED快速閃爍關閉PWM11幻灯片12RSM56FH3M簡易規格APWM I/OI/O V ol.OVPTemp.I/O V ol.VREFOCPI/OMCUI/ORSM56FH3M12 幻灯片13RSM56FH3M 簡易規格●Operating Voltage : 2.7V ~ 5.5V●System Clock : HIRC (12/16/20MHz)/4●Program Memory : 2Kx16 Flash●Data Memory : 128 Bytes●Data EEPROM : 64 Bytes●ADC 12-bit x8●16-bit STM x1●10-bit PTM x1 (提供互補式 PWM with dead time)●OCP function●OVP function●Level Shift x2●5V LDO x113 幻灯片14Complementary PWM output with dead time controlPTMDead time InsertOUTHPWMOUTLDuty/Period Dead timePWMOUTHOUTL14 幻灯片15OVP and OCPOVPOCP15幻灯片16RSM56FH3M Pin Assignment16NSOP 20SSOP16幻灯片1717 幻灯片1818 幻灯片19RSM56FH3M 競爭優勢Flash MCU●內建5V LDO與 2 個Level Shifter● PWM frequency 可線性調整, PWM frequency可達 200 kHz (解析度 100時), 互補式輸出 with dead time●抗干擾能力佳●可實現同步整流 (效率高, 目前做到88%, 目標 90%以上)●移動電源待機電流低 (20uA, 一般方案做到 100uA 以下)●外部零件少●提供有競爭力價格及 BOM cost 較好19。
如何使用开关电源进行高效能电路设计
如何使用开关电源进行高效能电路设计开关电源是一种常见且广泛应用的电源类型,其具有高效率和稳定性的特点,被广泛应用于电子设备和电路设计中。
本文将介绍如何有效地使用开关电源进行电路设计,以提高电路的能效和稳定性。
一、开关电源的基本原理首先,我们需要了解开关电源的基本原理。
开关电源通过开关控制器的开关管,在输入端和输出端之间迅速地打开和关闭电流,从而实现电能的高效传输和转换。
其工作原理主要包括三个步骤:变换、整流和滤波,通过这些步骤将输入电流转换为适合电路使用的稳定输出电流。
二、高效能电路设计的要点在进行高效能电路设计时,需要注意以下几个要点:1. 选择合适的开关电源型号和参数在选择开关电源时,需要考虑电路的需求和工作环境。
需要注意的参数包括输入电压范围、输出电流和电压范围、工作温度范围等。
合理选择开关电源的型号和参数,能够提高电路的能效和稳定性。
2. 合理配置电路结构在电路设计过程中,需要合理配置电路结构,包括开关电源的输入滤波器、变换器和输出滤波器等。
通过合理配置电路结构,能够降低电流的损耗和电压的波动,提高开关电源的性能和稳定性。
3. 选择高效能的元器件在电路设计中,选择高效能的元器件对于提高电路的能效至关重要。
例如,选择低电阻、低损耗的电容和电感器件,能够降低电路的功耗和损耗。
选择高效能的开关管、二极管和磁性元件等,能够提高电路的转换效率和稳定性。
4. 进行合理的功率管理在高效能电路设计中,进行合理的功率管理是关键。
通过设计合理的电流和电压反馈回路,控制开关电源的输出功率,能够使电路在不同负载情况下保持高效能的工作状态,并提高电路的稳定性和可靠性。
5. 加强电路的散热和保护由于开关电源在工作时会产生较多的热量,因此需要加强电路的散热和保护措施。
选择合适的散热器和散热风扇,保证电路温度正常工作范围内。
同时,设计合理的过流、过压和过温保护电路,保护开关电源和相关元器件的安全和可靠。
三、实例分析:用开关电源设计LED照明电路以设计LED照明电路为例,来说明如何使用开关电源进行高效能电路设计。
11个提高开关电源效率的小技巧
1、在开关电源次级输出端的肖特基上并一个小功率快速二极管来代替RC吸收,效率一般可以提高1~2个点。
2、在体积和面积的允许下,尽量选用PQ RM型的变压器,在安规允许的情况下,变压器不加挡墙效率可以得到提升。
3、输入和输出的电解容量值。
AC输入整流电解容量低时效率会低0.2~1个点,何为低?用示波器看AC输入整流后纹波,小于10W功率,纹波10~30V为佳,大于10W纹波在5~20V为佳。
4、主电流回路PCB尽量短。
5、优化变压器参数设计,减少振铃带来的涡流损耗。
6、合理选用开关器件。
7、输入EMI部分优化设计
8、选择高效率的拓补结构
9、选择好的电解电容
10、启动部分功耗设计
11、芯片辅助供电优化。
单片开关电源工作模式的设定及反馈理论分析4页word文档
单片开关电源工作模式的设定及反馈理论分析时间:2011-02-17 14:54:56 来源:河北科技大学作者:沙占友,王书海,孟志永式中,IPRI为初级(PRIMARY)电流,它包含着峰值电流IP和脉动电流IR。
II是初级电流的初始值。
UDS(ON)是MOSFET的漏-源导通电压,tON为导通时间。
由于VD截止,初级与输出负载隔离,因此原来储存在C2上的电能就给负载供电,维持输出电压不变。
此时电能以磁场能量的形式储存在高频变压器内。
在TOPSwitch关断期间,高频变压器中的磁通量开始减小,并且次级绕组的感应电压极性发生变化,使得VD因正向偏置而导通。
储存在高频变压器中的能量就传输到输出电路,一方面给RL供电,另一方面还给C2重新充电。
次级电流就从初始值按下式衰减:式中,IS为次级(SECONDARY)电流,IPNP/NS为次级电流的初始值。
IP为初级电流在TOPSwitch导通结束前的峰值。
UF1为输出整流管VD的正向导通压降。
tOFF是TOPSwitch的关断时间。
在TOPSwitch关断期间,如次级电流IS衰减到零,输出电流就由C2来提供。
TOPSwitch有两种工作方式,这取决于关断期间最后的IS值。
若在关断期间IS衰减到零,就工作在不连续方式。
若IS的衰减结果仍大于零,则工作在连续模式。
2.2实际情况下两种工作模式的反馈原理在理想情况下,不考虑反馈电路中寄生元件(分布电容和泄漏电感)的影响。
但实际情况下必须考虑分布电容和泄漏电感的影响,因此在工作波形中存在尖峰电压和尖峰电流。
1)实际不连续模式的反馈原理实际不连续模式的工作波形及简化电路原理如图3所示。
由图3(b)可见,在不连续模式下每个开关周期被划分成3个阶段。
另外,在实际电路中还存在着3个寄生元件:初级绕组的漏感LP0,次级绕组的漏感LS0,分布电容CD。
其中,CD是TOPSwitch的输出电容COSS与高频变压器初级绕组的分布电容CXT之和,即CD=COSS+CXT。
最新 单片开关电源的快速设计法-精品
单片开关电源的快速设计法摘要:单片开关电源是国际上90年代才开始流行的新型开关电源芯片。
本文阐述其快速设计。
关键词:单片开关电源快速设计TOPSwith? ⅡWay of Quick Design for Single? chip Switching Power Supply Abctract:Three? ends single? chip switching power supply is new type switching power supply core has been popular since 1990.This paper introduces quick design for single? chip switching power supply.Keywords:Single? chip switching power supply,Quick design,Topswith? Ⅱ在设计开关电源时,首先面临的是如何选择合适的单片开关电源芯片,既能满足要求,又不因选型不当而造成资源的浪费。
然而,这并非易事。
原因之一是单片开关电源现已形成四大系列、近70种型号,即使采用同一种封装的不同型号,其输出功率也各不相同;原因之二是选择芯片时,不仅要知道设计的输出功率PO,还必须预先确定开关电源的效率η和芯片的功率损耗PD,而后两个特征参数只有在设计安装好开关电源时才能测出来,在设计之前它们是未知的。
下面重点介绍利用TOPSwitch-II系列单片开关电源的功率损耗(PD)与电源效率(η)、输出功率(PO)关系曲线,快速选择芯片的方法,可圆满解决上述难题。
在设计前,只要根据预期的输出功率和电源效率值,即可从曲线上查出最合适的单片开关电源型号及功率损耗值,这不仅简化了设计,还为选择散热器提η/%(Uimin=85V)中图法分类号:TN86标识码:A文章编码:0219?2713(2000)09?488?05PO/W供了依据。
简单的TOP系列单片开关电源
查看文章简单简单的的TOP 系列系列单单片开关电开关电源源2007-07-26 16:07电源是各种电子设备必不可缺的组成部分,其性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标以及能否安全可靠地工作。
目前常用的直流稳压电源分为线性电源和开关电源两大类。
线性稳压电源亦称串联调整式稳压电源,其稳压性能好,输出纹波电压很小,但它必须使用笨重的工频变压器,并且调整管的功率损耗较大,致使电源的体积和重量大、效率低。
而开关电源内部的关键元器件工作在高频开关状态,它本身消耗的能量很低,电源效率可达80~90%,比普通线性稳压电源提高近一倍。
因此,它具有高效率、高可靠性、体积小、重量轻的特点,它代表着稳压电源的发展方向,现已成为稳压电源的主流产品。
本文向大家介绍的一款具有多路电压输出的开关电源,它的主要特点是采用了TOP系列三端单片开关电源集成电路,所以它的电路简单可靠,即便是初学者也能轻易组装成功,同时还可以根据本文的一些图表资料设计出不同规格的开关电源。
表1:TOPSwitch TOPSwitch——Ⅱ的产品分品分类类及最大及最大输输出功率出功率Po Po M图1:TOPSwitch TOPSwitch——Ⅱ的管的管脚脚排列图2:电气原理原理图图本开关电源具有三路稳压输出,主输出为5V ±5%/2A/10W ,辅助输出为12V ±10%/12.1A/14.4W 和30V ±10%/200mA/0.6W ,总功率为25W 。
输入为宽电压输入(AC85~265V)。
高频变压器采用EE29型铁氧体磁芯,初级绕组(1~2脚)用Ф0.3mm漆包线绕77匝,反馈绕组(3~4脚)用Ф0.3mm漆包线绕9匝。
次级绕组可以有二种绕法,一种是分离绕法,另一种是堆叠绕法。
这两种具体绕法见图3。
TO-220封装(Y )DIP-8封装(P )/SMD-8封装(G )产品型号 固定电压输入:110/115/230V (AC ),±15%宽范围电压输入:85~265V(AC)产品型号 固定电压输入:110/115/230V (AC ),±15%宽范围电压输入:85~265V(AC)TOP221Y 12W 7W TOP221P/221G 9W 6W TOP222Y 25W 15W TOP222P/222G 15W 10W TOP223Y 50W 30W TOP223P/223G 25W 15W TOP224Y 75W 45W TOP224P/224G30W 20W TOP225Y 100W 60W TOP226Y 125W 75W TOP227Y150W90WAnythink智能控制 和 无线通信主页博客相册个人档案好友图3:变压变压器的器的器的绕绕制方法分离式绕法因3个次级绕组相互独立,故在确定绕组的排列顺序上有一定的灵活性。
7.5V 15W单片开关电源设计
目录第1章设计内容和要求.............................. 错误!未定义书签。
第2章设计概述.. (3)2.1开关电源的特点.............................. 错误!未定义书签。
2.2设计流程图 (4)第3章设计过程 (8)3.1 确定总体设计方案,选择反馈电路类型 (8)错误!未找到引用源。
(14)第4章设计小结 (19)第5章参考文献 (20)附录1元器件清单附录2计算参数表附录3电路图第1章设计内容和要求1.1应用背景电源及能否安全可靠地工作。
目前常用的直流稳压电源分线性电源和开关电源两大类。
是各种电子设备不可或缺的组成部分,其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标。
线性稳压电源亦称串联调整式稳压电源,其稳压性能好,输出纹波电压很小,但它必须使用笨重的工频变压器与电网进行隔离,并且调整管的功率损耗较大,致使电源的体积和重量大、效率低。
开关电源SMPS(Switch Mode Power Supply)被誉为高效节能电源,它代表着稳压电源的发展方向,现已成为稳压电源的主流产品。
开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态,本身消耗的能量很低,电源效率可达70%一90%,比普通线性稳压电源提高近一倍。
开关电源亦称无工频变压器的电源,它是利用体积很小的高频变压器来实现电压变换及电网隔离的,不仅能去掉笨重的工频变压器,还可采用体积较小的滤波元件和散热器,这就为研究与开发高效率、高密度、高可靠性、体积小、重量轻的开关电源奠定了基础。
1.2设计目的电力电子课程设计是一门实践性很强的实践教学课。
通过对单片开关电源设计,使学生初具查阅资料,掌握TOP 系列的选型,外围关键器件的计算和选择,绘图等工程能力。
1.3任务要求初步掌握单片开关电源的设计能力。
TOP 系列的选型,反馈电路类型,滤波环节设计,TVS 管钳位电路设计,最大占空比DMAX 选择,根据电源容量选择合适的三端集成芯片,计算并设计反激式高频变压器,选用合适的铁氧体磁芯和漆包线线径,并确定绕制方法。
开关电源方案
开关电源方案引言开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源,广泛应用于各种电子设备中。
相比于传统的线性电源,开关电源具有高效率、小体积和稳定输出等优点,因此在现代电子产品中得到了广泛的应用。
本文将介绍开关电源的基本原理和常用的开关电源方案。
基本原理开关电源的基本原理是利用开关管的导通和截止状态来控制输入电源与输出端的连接。
通过不断开关的操作,可以将交流电转变为直流电,并且可以实现电压的升降和稳定输出。
开关电源的关键组成部分包括输入滤波电路、变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等。
常用的开关电源方案1. 单端开关电源单端开关电源是最简单的一种开关电源方案,它通过一个开关器件和一个输出电容器构成。
开关器件负责开关操作,将输入电源与输出端连接或断开,而输出电容器则用于平滑输出电压。
单端开关电源的优点是结构简单,成本低廉,适用于一些对电源要求不高的场景。
然而,单端开关电源的缺点是输出电压波动较大,稳定性较差。
2. 双端开关电源双端开关电源是一种采用两个开关器件的开关电源方案。
其中一个开关器件负责连接输入电源与输出端,另一个开关器件负责断开连接。
通过两个开关器件的协同工作,可以实现比单端开关电源更稳定的输出电压。
双端开关电源的优点是输出电压稳定性高,波动较小,适用于对电源要求较高的场景。
3. 双端双向开关电源双端双向开关电源是一种更高级的开关电源方案,它通过两对开关器件来实现输入电源与输出端的连接和断开。
该方案可以实现电压的升降和双向输出,适用于一些特殊场景。
双端双向开关电源的优点是灵活性高,能够满足更多不同的电源需求。
开关电源的应用领域开关电源由于其高效率、小体积和稳定输出等特点,在各种电子设备中得到了广泛的应用。
下面列举几个常见的应用领域:1.通信设备:开关电源广泛应用于移动通信基站、卫星通信、光纤通信等领域,稳定的输出电压和高效率的转换能力是满足这些通信设备要求的基本条件。
2.电脑设备:开关电源可以提供稳定的直流电源给计算机主机、显示器、打印机等设备,而且其小体积和高效率使得电脑设备更加紧凑和节能。
单片开关电源的测试技术
密型开关 电源 , 电压调整率和 负载调整率均 可达
到 ±0 2 , 成本 上 可 与相 同功 率 的线性 集 成稳 .% 而 压 电源 相竞 争 。 ( ) 源效率 高 。由于 芯片 本 身功 耗很 低 ( 5电 约
T S i h X之 后 , 2 0 OP w t —F c 于 0 0年 底 新 推 出 的第
四代 单 片开关 电 源集 成 电路 , 已作 为 主 流 产 品 现 进 行 推 广 , 广 泛 用 于 仪 器 仪 表 、 记 本 电脑 、 可 笔 移 动 电 话 、 视 机 、 D、 录 像 机 、 机 电池 充 电 电 DV 摄 手 器 等 领域 。对 TO S th—G P wi c X系 列 单 片 开 关 电 源 的测 试是 一 项 新 技 术 , 对 于 评 价 单 片 开 关 电 它 源 的技 术 指标 至关 重 要 。
1 1 性 能 特点 .
( ) 围 电路 简 单 , 4外 成本 低廉 。外部 仅 需接 整 流 滤 波 器 、 频 变 压 器 、 极 钳 位 保 护 电路 、 馈 高 漏 反 电路 和输 出 电路 。采 用 光耦 反馈 式 电路 构成 的精
( ) 入 交 流 电 压 和 频 率 的 范 围极 宽 。作 固 1输
—
GX C,v la e r g a in c a a t rs is o he s t hi g p I o t g e ulto h r c e itc f t wic n owe u p y a l c rc lp ro — rs p l nd ee t ia e f r
电路 、 关 电源稳 压性 能 及 高频 变压 器 电 气性能 的 测试 。 开
基于TNY280的单片开关电源设计
摘要随着开关电源在计算机、通信、航空航天、仪器仪表及家用电器等方面的广泛应用, 人们对其需求量日益增长, 并且对电源的效率、体积、重量及可靠性等方面提出了更高的要求。
开关电源以其效率高、体积小、重量轻等优势在很多方面逐步取代了效率低、又笨又重的线性电源。
开关电源由于其体积小,宽电压输入、效率高,在用电设备中应用非常广泛。
本课题采用TNY280单片集成芯片来设计开关电源,设计功率为12W,一路输出电源模块,同时兼有后备电源功能,保证在正常供电时能提供一个稳定的直流稳压电源同时能在一些特殊场合当外加电源断电时采用后备电源继续为其供电。
关键词:开关电源,单片集成电源芯片,后备电源ABSTRACTWith the switching power supply in the computer, communications, aerospace, instruments and appliances such as extensive use of the growing demand of its people, and the efficiency of the power, volume, weight and reliability have been proposed for requirements. Switching power supply with its high efficiency, small size and light weight advantages of gradually replaced in many ways inefficient, heavy, clunky, linear power supply. Switching power supply because of its small size, wide voltage input, high efficiency, in the application of a wide range of electrical equipment. This topic used to design TNY280 monolithic chip switching power supply, design power is 12W, the way the output power supply modules, backup power function with both to ensure that when the normal power supply to provide a stable DC power supply while in special occasions when the external power supply when power supply with backup power to its.Key words:Switching Power Supply,Monolithic Power Chip,Backup power目录1.绪论 01.1选题背景及其意义 (1)2.TNY280的概述 (2)2.1 TNY280功能介绍 (2)2.2 TNY280的工作原理 (5)3 基于TNY280的开关电源设计 (10)3.1 芯片型号的选择(TNY280) (10)3.2 设计软件PI-Expert (11)3.3 后备电源充电电路图及工作原理 (17)4.主要元器件的选择 (19)4.1.整流二极管DB107 (19)4.2光电耦合器PC817 (20)4.3 TL431 (22)5.PCB板的设计及硬件(电路)调试 (25)5.1电路板设计要求和注意事项 (26)5.2调试 (29)5.3 索尼18650电池 (29)6.结论 (31)7.参考文献 (32)8.致谢 (33)基于TNY280的开关电源设计 11.绪论众所周知,在现代开关电源诞生之前,线性电源占据着主导地位。
DH321(Q100)单片低功耗开关电源电路
DH321(Q100)单片低功耗开关电源电路DH321(Q100)单片低功耗开关电源电路DH321是仙童公司开发的最新单片低功耗离线式开关电源集成电路,电源电压输出控制方式为电流型脉宽调整(PWM),有“绿色芯片”之称。
该集成电路为8脚双列直插式(8DIP)封装,(1)脚为接地端,(2)脚为电源端,(3)脚为反馈输入端,(4)脚为开关管极限电流调整端,(5)脚为启动电压接入端,(6)、(7)、(8)脚接内部场效应开关管的漏极。
DH321内部集成了击穿电压为650V的“敏感型”场效功率开关管、内部偏置电路、高压启动电流源、固定频率振荡器、软启动电路、脉冲前沿闭锁电路、过压保护电路、欠压保护电路、过载保护电路、异常过流保护、过热保护电路、自动重启动电路等,由DH321组成的开关电源具有适应市电范围宽、效率高、功耗低、电磁辐射小、电路间捷等优点,因而特别适合制作成本低、微型化的小功率开关电源。
世纪星、卓异、亚视达、二菱等品牌数字机采用了以DH321为核心元件的开关电源,从开关电源的构成来看,虽然都是以DH321为核心元件,但不同品牌数字机开关电源又有所不同,例如:卓异ZY-2250F和亚视达HIC-5288B数字机开关电源省略了抗干扰电路,这与生产厂家对开关电源的设计有关;卓异ZY-2250F 电源只输出一组18V电压,亚视达HIC5288B电源有21V、15V、3.3V三组电源输出,而世纪星数字机有21V、15V、5V、3.3V四组电源输出,这与主板采用不同的芯片有关,但以DH321为核心元件构成开关电源的主变换电路、稳压电路的原理是相同的。
现以世纪星数字机为例,简述其原理与检修。
工作原理220V交流市电经电源开关SW和保险管FUSE送至抗干扰电路,滤除电网中的高频干扰信号,同时对开关电源产生的干扰信号起抑制作用。
经抗干扰电路处理的220V交流电经过VD1-VD4组成桥式整流和C1滤波电路,得到约300V直流电压。
提高开关电源效率的电路技术
提高开关电源效率的电路技术熊猫电子集团公司岳云引言随着半导体技术的不断进步,信号处理和信息处理电路的高密度集成化取得了长足的进步,系统LSI研发和推广活动也开展得如火如荼。
与此同时,对为这些系统LSI供电的电源电路本身也提出了高功率密度的要求。
目前使用的电源几乎都是开关电源,其小型化的基本方法便是提高开关电源的开关频率。
从另一个方面来说,如果电源的功耗增加,则对于电源的小型化是极为不利的。
尤其随着近来信息处理设备用量的激增,从节能的角度考虑,人们对于降低功耗(亦即提高电源的效率)给予了很大的关注。
本文将从电路和系统的层面上对开关电源效率指标的改善进行一些粗浅的分析。
提高开关电源效率的常见方法开关电源的功耗包括由半导体开关、磁性元件和布线等的寄生电阻所产生的固定损耗以及进行开关操作时的开关损耗。
对于固定损耗,由于它主要取决于元件自身的特性,因此需要通过元件技术的改进来予以抑制。
在磁性元件方面,对于兼顾了集肤效应和邻近导线效应的低损耗绕线方法的研究由来已久。
为了降低源自变压器漏感的开关浪涌所引起的开关损耗,人们开发出了具有浪涌能量再生功能的缓冲电路等新型电路技术。
以下是提高开关电源效率的电路和系统方法:(1)ZVS(零电压开关)、ZCS(零电流开关)等利用谐振开关来降低开关损耗的方法。
(2)运用以有源箝位电路为代表的边缘谐振(Edge Resonance)来降低开关损耗。
(3)通过延展开关元件的导通时间以抑制峰值电流的方法来减少固定损耗。
(4)在低电压大电流的场合通过改善同步整流电路的方法来减少固定损耗。
(5)利用转换器的并联结构来减少固定损耗。
其中,第一种方法对于降低开关损耗极为有效,但问题是因峰值电流和峰值电压所导致的固定损耗将会增加。
第二种方法是为解决该问题而开发的有源缓冲器(Active Snubber),是一种极为实用的ZVS方式;但是,由轻负载条件下的无功电流所引发的效率下降问题却是其一大缺陷。
TOP221Y单片稳压电源
TOP221Y单片开关稳压电源TOP221Y是TOPSwicth-II系列单片开关电源,仅有三只引脚,外围元件很少,基本无须调试的TOP系列专用开关电源电路TOP221Y,图1是TOP221Y的基本应用电路,TOP221Y在密封的的环境中使用,在85—265V的交流电压下,可输出7W左右的最大功率,而在开放的条件使用输出功率可达15W,我们这里使用的超小型的电源适配器,工作环境是完全密封的,所以选用TOP221Y是合适的,但在塑壳内也必须给TOP221Y 加上足够大面积的铝质散热器。
图2是TOP221Y是TOPSwicth-II单片,仅有三只引脚,外围元件很少,基本无须调试的TOP系列专用电路TOP221Y,图1是TOP221Y的基本应用电路,TOP221Y在密封的的环境中使用,在85—265V的交流电压下,可输出7W左右的最大,而在开放的条件使用输出功率可达W,我们这里使用的超小型的电源适配器,工作环境是完全密封的,所以选用TOP221Y是合适的,但在塑壳内也必须给TOP221Y加上足够大面积的铝质。
图2是TOP221Y的内部电路框图。
下面我们对这个电源的工作原理简述如下。
TOP221主要性能参数TOP221Y是宽电压范围的单片开关电源模块,可通过外接少量外围元件组成功率在15W以下的高效率电源。
为提高输出电压的精度,电压采样电路使用了高精度可调稳压管,并通过耦合将负反馈电压回馈至TOP221Y的控制端。
通过合理的印刷板设计,可使电路工作稳定可靠,电磁辐射降至最小,也可有效地抗外部电磁干扰,具有较好的电磁兼容性能。
输出直流电路采用了LC电路,有效消除次级电路中的高频干扰信号。
交流输入电压范围:85V-265V(47-440Hz)。
直流输出:5V/,纹波小于50mV。
该电源具有约1%的电压调整率和负载调整率,整机效率可达70%以上。
交流输入电压范围:85V-265V(47-440Hz)。
工作温度范围:0-75℃。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
单片开关电源效率技术方案
集成开关电源一直在沿着两个方向不断发展:第一是对开关电源的核心单元——控制电路实现集成化。
第二个方向则是对中、小功率开关电源实现单片集成化。
单片开关电源集成电路具有高集成度、高性价比、最简单的外围电路、最佳的性能指标、能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源等优点。
目前已成为国际上开发中、小功率开关电源、精密开关电源、特种开关电源及电源模块的优选集成电路。
目前,单片开关电源已形成了几十个系列、数百种产品。
然而开关效率始终是一个众人关注的问题。
本文就此问题提出了一点自己的看法。
1 Topswitch芯片在开关电源中的应用
70年代以来,电源产品掀起了一波高频化、小型化、模块化的浪潮。
从而有力地促进了单片开关电源的发展。
对于200W以下的开关电源,与其他电路相比,应用Topswitch 系列器件的电路相对简捷,体积小,重量轻,自保护功能齐全,设计方便。
另外,TOPSwitch 器件不必另设散热器,也节省了成本。
其内部的PWM控制器和MOSFET功率开关管是在管壳内连接的,连线极短,这就消除了高频辐射,改善了电源的电磁兼容性能,减小了器件对电路板布局和输入总线的瞬变要求。
TOPSwitch-Ⅱ是TOPSwitch的改进型号,与第一代产品相比,该器件在性能上有了很大改进。
它将单电压输入时的最大功率从100W提高到150W,电磁兼容性也得到了增强,而且具有更高的性能价格比,并使电源的体积和重量大为减小。
由于它是将700 V的功率MOSFET、晶振、高压开关电流源、限流和热关断电路集成于一体,并以其突破性的设计提供了一种高效率开关电源的设计方案,因而是具有偏置和自保护、电流线性占空比的变换器,该器件采用漏极开路输出。
第三代TOPSwitch-FX系列是一种五端单片开关电源集成电路,它采用了“跳过周期”等新技术。
如果开关电源的负载非常轻,以至于开关电源在最小占空比(Dmin=1.5%)之下所提供的输出功率仍然超过负载功耗时,TOPSwitch—FX就采用跳过周期的工作方式来进一步降低输出功率,同时提高轻载时电压的稳定性。
此方式可等效为先将占空比固定在1.5%(或更低值)上,然后用脉冲频率调制(PFM)方式调节轻载时的U0值。
这样,根据负载的变化情况,开关电源能在正常工作和跳过周期方式之间自动转换,而无须其它控制。
如不需要跳过周期,可在电源输出端接上最小负载RLmin,并使D大于Dmin为1.5%的占空比。
采用跳过周期模式不仅能获得极低的输出功率,而且还能减小噪声电压。
TOPSwitch-GX为第四代产品。
它采用与TOPSwitch相同的拓扑电路来将高压功率MOS-FET、脉宽调制(PWM)控制器、故障自动保护和其它控制电路集成到单片CMOS芯片中,并将工作频率提高到132 kHz,同时也拓展了TOP-Switch系列的功率范围,将单电压输入时的最大功率提高到250 W。
此外,它还集成了多项新功能,因此有效地降低了系统成本,提高了设计的灵活性、以及功能和效能。
2 影响单片开关电源效率的主要因素
TOPSwitch系列芯片作为单片开关电源的一部分,对电源效率有着一定的影响。
图1所示是以ST204A型单片开关电源模块的内部电路。
实际上,图中电源的大部分功率损耗是由TOP204Y、钳位二极管(VDZ)、输出整流管(VD2)、共模扼流圈(L2)、整流桥(BR)、高频变压器(T)及输入电容(C1)、输出电容(C2)等产生的。
它们也是影响电源效率的主要因素。
3 提高单片开关电源效率的方法
3.1 正确确定初级电路元器件
(1)输入整流桥(BR)的选择
选择具有较大容量的整流桥并使之工作在较小的电流下,可减小整流桥的压降和功率损耗,提高电源效率。
由二极管构成的整流桥(BR)的标称电源电流IN应大于在输入电压为最小值(Umin)时的初级有效电流,功率因数应取0.6~0.8之间,其具体数值取决于输入电压u和输入阻抗。
(2)钳位二级管(VDZ)的选择
钳位电路主要用来限制高频变压器漏感所产生的尖峰电压并减小漏极产生的振铃电压。
在图1所示的单片开关电源模块电路中,输入钳位保护电路由VDZ和VD1构成。
为降低其损耗,VDZ可选用P6KE200型瞬变电压抑制二极管;VD1则选用BYV 26C型快恢复二极管。
(3)输入滤波电容(C1)
输入滤波电容C1用于滤除输入端引入的高频干扰,C1的选择主要是正确估算其电容量。
通常输入电压U1增加时,每瓦输出功率所对应的电容量可减小。
集成开关电源一直在沿着两个方向不断发展:第一是对开关电源的核心单元——控制电路实现集成化。
第二个方向则是对中、小功率开关电源实现单片集成化。
单片开关电源集成电路具有高集成度、高性价比、最简单的外围电路、最佳的性能指标、能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源等优点。
目前已成为国际上开发中、小功率开关电源、精密开关电源、特种开关电源及电源模块的优选集成电路。
目前,单片开关电源已形成了几十个系列、数百种产品。
然而开关效率始终是一个众人关注的问题。
本文就此问题提出了一点自己的看法。
1 Topswitch芯片在开关电源中的应用
70年代以来,电源产品掀起了一波高频化、小型化、模块化的浪潮。
从而有力地促进了单片开关电源的发展。
对于200W以下的开关电源,与其他电路相比,应用Topswitch 系列器件的电路相对简捷,体积小,重量轻,自保护功能齐全,设计方便。
另外,TOPSwitch 器件不必另设散热器,也节省了成本。
其内部的PWM控制器和MOSFET功率开关管是在管壳内连接的,连线极短,这就消除了高频辐射,改善了电源的电磁兼容性能,减小了器件对电路板布局和输入总线的瞬变要求。
TOPSwitch-Ⅱ是TOPSwitch的改进型号,与第一代产品相比,该器件在性能上有了很大改进。
它将单电压输入时的最大功率从100W提高到150W,电磁兼容性也得到了增强,而且具有更高的性能价格比,并使电源的体积和重量大为减小。
由于它是将700 V的功率MOSFET、晶振、高压开关电流源、限流和热关断电路集成于一体,并以其突破性的设计提供了一种高效率开关电源的设计方案,因而是具有偏置和自保护、电流线性占空比的变换器,该器件采用漏极开路输出。
第三代TOPSwitch-FX系列是一种五端单片开关电源集成电路,它采用了“跳过周期”等新技术。
如果开关电源的负载非常轻,以至于开关电源在最小占空比(Dmin=1.5%)之下所提供的输出功率仍然超过负载功耗时,TOPSwitch—FX就采用跳过周期的工作方式来进一步降低输出功率,同时提高轻载时电压的稳定性。
此方式可等效为先将占空比固定在1.5%(或更低值)上,然后用脉冲频率调制(PFM)方式调节轻载时的U0值。
这样,根据负载的变化情况,开关电源能在正常工作和跳过周期方式之间自动转换,而无须其它控制。
如不需要
跳过周期,可在电源输出端接上最小负载RLmin,并使D大于Dmin为1.5%的占空比。
采用跳过周期模式不仅能获得极低的输出功率,而且还能减小噪声电压。
TOPSwitch-GX为第四代产品。
它采用与TOPSwitch相同的拓扑电路来将高压功率MOS-FET、脉宽调制(PWM)控制器、故障自动保护和其它控制电路集成到单片CMOS芯片中,并将工作频率提高到132 kHz,同时也拓展了TOP-Switch系列的功率范围,将单电压输入时的最大功率提高到250 W。
此外,它还集成了多项新功能,因此有效地降低了系统成本,提高了设计的灵活性、以及功能和效能。
2 影响单片开关电源效率的主要因素
TOPSwitch系列芯片作为单片开关电源的一部分,对电源效率有着一定的影响。
图1所示是以ST204A型单片开关电源模块的内部电路。
实际上,图中电源的大部分功率损耗是由TOP204Y、钳位二极管(VDZ)、输出整流管(VD2)、共模扼流圈(L2)、整流桥(BR)、高频变压器(T)及输入电容(C1)、输出电容(C2)等产生的。
它们也是影响电源效率的主要因素。
3 提高单片开关电源效率的方法
3.1 正确确定初级电路元器件
(1)输入整流桥(BR)的选择
选择具有较大容量的整流桥并使之工作在较小的电流下,可减小整流桥的压降和功率损耗,提高电源效率。
由二极管构成的整流桥(BR)的标称电源电流IN应大于在输入电压为最小值(Umin)时的初级有效电流,功率因数应取0.6~0.8之间,其具体数值取决于输入电压u和输入阻抗。
(2)钳位二级管(VDZ)的选择
钳位电路主要用来限制高频变压器漏感所产生的尖峰电压并减小漏极产生的振铃电压。
在图1所示的单片开关电源模块电路中,输入钳位保护电路由VDZ和VD1构成。
为降低其损耗,VDZ可选用P6KE200型瞬变电压抑制二极管;VD1则选用BYV 26C型快恢复二极管。
(3)输入滤波电容(C1)
输入滤波电容C1用于滤除输入端引入的高频干扰,C1的选择主要是正确估算其电容量。
通常输入电压U1增加时,每瓦输出功率所对应的电容量可减小。