开关电源的容差分析报告

GERM4815T 容差分析报告

项目负责人：梁立敏

1.输出过压保护

输出过压保护原理图如图1。通过输出电压OUT+反馈取样电压到单片机U16的24脚，判断输出过压，22脚PWM-OFF 始终输出低电平使电源过压锁死。

图1 输出过压保护、过温、副边限流保护原理图

U16设定过压保护值为59.5V ，无容差时24脚理论电平为：

59.5÷（33000+33000+4700）×4700=3.955V

贴片电阻R50、R51、R54的容差为1%。当R50偏小1%，R51、R54偏大1%时，为过压保护点的上限值，该值为：

V 6.60%)]11(330002%)11(47000[%)

11(47000955

.3=+⨯+-⨯-

当R50偏大1%，R51、R54偏小1%时，为过压保护点的下限值，该值为：

V 4.58%)]11(330002%)11(47000[%)

11(47000955

.3=-⨯++⨯+

由于电阻容差，输出过压保护点的理论范围为：58.4V ～60.6V 。技术要求范围：58.5V ～60.5V 。所有电阻同时偏小或偏大到最大值1%的可能性接近零，所以实际测量值一定在范围内。

2.输出过温保护

电源输出过温保护电路如图1，温度电阻RT1随温度的变化而变化。通过RT1和R49分压取样基准VDD 到U16的25脚，由RT1的阻值与温度的关系（如图2）设定过温保护点。RT1固定在输出整流管D35上，D35高温50℃满载工作温度为82℃。

软件为10位二进制模拟采样，即将VDD 5V 分为1023份，即10231210=-。程序

设定过温保护值为766，所以过温保护点无容差时25脚的电压为：

5÷1023×766=3.743V

25脚为3.743V时，RT1的阻值为：

5×10000÷3.743-10000=3358Ω

对应图2中100℃，即当RT1的温度达到100℃时，U16检测到25脚电压为3.743V 时判定过温保护，PWM-OFF发出低电平，关断电源输出。软件恢复设定为703，恢复点对应阻值为：

5÷1023×703=3.436V

5×10000÷3.436-10000=4552Ω

对应图2中90℃，PWM-OFF发出高电平，电源重新开机。

图2 温度电阻RT1与温度的关系

VDD由MCP1702稳压输出，精度为1%，RT1的精度为1%，R49的精度为1%。当R49、VDD偏小1%，RT1偏大1%时，是过压保护点的上限值，该值为：

%)

11(10000743

.3%)11(1%)11(10000%)11(5-=++--RT

计算得RT1=3161Ω，对应图2中102℃。

当R49、VDD 偏大1%，RT1偏小1%时，是过压保护点的下限值，该值为：

%)

11(10000743

.3%)11(1%)11(10000%)11(5+=-+++RT

计算得RT1=3562Ω，对应图2中98℃。所以过温保护范围是：98℃～102℃。 同样计算过温保护恢复点的上下限值：

%)11(10000436

.3%)11(1%)11(10000%)11(5-=++--RT

%)

11(10000436

.3%)11(1%)11(10000%)11(5+=-+++RT

计算RT 1分别为4319Ω和4792Ω，对应温度范围88℃～93℃ 上述计算RT1上的温度=环境温度+D35工作温度。 对于过温恢复点，规格书要求在环境温度不高于65℃是一定能恢复的。实际上过温保护后无论环境为多少，只要RT1上的温度降低于88℃，电源都会恢复输出。如果环境温度接近88℃，恢复后整流管D35工作发热将会快速过温保护。

3.输出限流保护

输出的检流电阻RIS1、RIS2，取样点OCP ，如图3。OCP 经U8运算放大器放大为

软件检测23脚的电平比例为1A ：0.1V ，输出限流保护为17.0A ，即电压为1.70V 。VIO 的比例为1A 对应550mV ，检流电阻上电压为1A 对应1*5/2=2.5mV ，即运放需放大220倍。RIS1、RIS2的精度1%，OCP 的精度为1%，运放U8的放大倍数精度为1%， R53、R52精度为1%。

当OCP 、U8、R52偏小1%，R53偏大1%时，是限流保护点的上限值，该值为：

%)

11(200070.1%)11(9100%)11(2000%)

11(220%)11(2005

.0-=++--⨯-⨯

I

计算得I=17.8A 。

当OCP 、U8、R52偏大1%，R53偏大小%时，是限流保护点的下限值，该值为：

%)

11(200070.1%)11(9100%)11(2000%)

11(220%)11(2005

.0+=

-+++⨯+⨯

I 计算得I=16.5A

所以输出限流范围为：16.5A ～17.8A 。规格书要求：102%～120%，即15.3A ～18A ，满足要求。

4.输入过欠压保护

输入L 、N 经EMC 电路后取样点AC1、AC2通过D14、D15整流后，经R81、R82、R83与R134并联R10取样电压到U10的6脚，如图5。

图5 输入过欠压检测控制电路

U10检测到的交流电压，按照2us/Vac ，占空比为50%的方波信号由2脚输出AC-OUT 。通过图6电路传输给副边单片机U16的7脚AC-IN 。信号传输及检测的是频率F=1/T=1/（Vin*2us/Vac ）,所以图6电路无损传输，光耦起隔离作用。

图6 过欠压信号传递电路

软件设置输入过压保护点为300Vac ，经D14、D15后变成424.2V ，无容差时GP1