(精品)电源设计讲座经典讲座现代电源技术2－5.ppt

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1、 2-2-4 2-2-4 PWMPWM控制与驱动电路控制与驱动电路2-2-4-1 2-2-4-1 三脚三脚PWM/MOSFETPWM/MOSFET复合单片复合单片TOPSwitch-2TOPSwitch-2电路电路 TOPSwitch-2TOPSwitch-2性能性能 1 1 功率范围明显扩大：在宽值输入交流电压（功率范围明显扩大：在宽值输入交流电压（8585265265V V）时，最大输出功率由时，最大输出功率由5050WW扩大到扩大到9090WW;在单值交流输入电压（在单值交流输入电压（110/115/230110/115/230V)V)时，输出功率范围由时，输出功率范围由100100WW

2、扩大到扩大到150150WW；应用领域拓宽到小型应用领域拓宽到小型电视机和显示器，音响放大器等。电视机和显示器，音响放大器等。2 2 电路设计新特点：电路设计新特点：AC/DCAC/DC变换效率提高到变换效率提高到9090只有三个引脚的单片只有三个引脚的单片ICIC综合了控制系统，驱动电路，综合了控制系统，驱动电路，功率功率MOSFET,MOSFET,脉宽调制，高压启动电路，环路补偿调节，故障保护电路等功能；脉宽调制，高压启动电路，环路补偿调节，故障保护电路等功能；TOPTOP器件的线器件的线性控制特性，在低成本上具有竞争力。性控制特性，在低成本上具有竞争力。3 3 TOPSwitch-2TO

3、PSwitch-2有二种封装形式。除三脚有二种封装形式。除三脚TOP-220TOP-220外，还有外，还有8 8脚脚DIPDIP封装中有封装中有6 6个引脚接地，用于增大个引脚接地，用于增大散热功能，特别有利于微型电器设备的电源安装设计。散热功能，特别有利于微型电器设备的电源安装设计。4 4引脚最少引脚最少(DIPDIP也只有三个有效接点）也只有三个有效接点）TOPSwitchTOPSwitch,却集成了却集成了100100KHZKHZ脉宽调制稳压电源所需所有功能：脉宽调制稳压电源所需所有功能：自设高压偏置电流源，偏分流调节器自设高压偏置电流源，偏分流调节器/误差电压放大器、振荡器、带隙参考基

4、准、恒频的误差电压放大器、振荡器、带隙参考基准、恒频的PWMPWM、受控导通的栅极驱动器、前沿消隐和自动保护功能。受控导通的栅极驱动器、前沿消隐和自动保护功能。5.5.该该TOPSwitchTOPSwitch输出极是可控导通速度的高压输出极是可控导通速度的高压NN沟道、低输出电容沟道、低输出电容MOSFET,MOSFET,从功率管漏源低导通电阻从功率管漏源低导通电阻取样来控制导通时间。受控导通减少了开关电压的变化速率，它同连接散热片的源极一起，明取样来控制导通时间。受控导通减少了开关电压的变化速率，它同连接散热片的源极一起，明显减少了电磁干扰和系统噪声，使滤波器成本降到最低。显减少了电磁干扰和

5、系统噪声，使滤波器成本降到最低。6.6.TOPSwitchTOPSwitch具有完善的多种自动保护功能电路：过流限制、过压切断、欠压锁定、过热关闭、短路具有完善的多种自动保护功能电路：过流限制、过压切断、欠压锁定、过热关闭、短路保护等、保护等、7.7.TOPSwitchTOPSwitchII II的外围电路很简单，只需要十几只器件，就能制作高性能的小型电源。它的集成度的外围电路很简单，只需要十几只器件，就能制作高性能的小型电源。它的集成度高，电路设计简化，比分立元件电路减少高，电路设计简化，比分立元件电路减少15152020只元件，并允许采用单面只元件，并允许采用单面PCBPCB板，可用于离线

6、板，可用于离线反馈式、正向激励式和升压式功率因数校正等电源。反馈式、正向激励式和升压式功率因数校正等电源。图图图图2 21 1 TOPSwitchTOPSwitch-II-II简化外围电路与两种封装的外形图简化外围电路与两种封装的外形图简化外围电路与两种封装的外形图简化外围电路与两种封装的外形图 TOPSwitchTOPSwitch器件三个引脚的功能简要如下：器件三个引脚的功能简要如下：漏极脚（漏极脚（漏极脚（漏极脚（DRAINDRAIN）：）：）：）：接输出管接输出管MOSFETMOSFET漏极，在启动工作时，经过内漏极，在启动工作时，经过内部开关电流源提供内部偏置电流。该脚还是内部电流检测

7、点。部开关电流源提供内部偏置电流。该脚还是内部电流检测点。控制脚（控制脚（控制脚（控制脚（CONTROLCONTROL）：）：）：）：是误差放大器和反馈电流输入脚，以控制占空是误差放大器和反馈电流输入脚，以控制占空系数。正常工作时内部分流调节器接通，提供内部偏置电流。该脚也接系数。正常工作时内部分流调节器接通，提供内部偏置电流。该脚也接电源旁路和自动再启动电源旁路和自动再启动/补偿电容器。补偿电容器。源极脚（源极脚（源极脚（源极脚（SOURCESOURCE）：）：）：）：再再TO-220TO-220封装中，它是输出级封装中，它是输出级MOSFETMOSFET的源极连的源极连线，接直流高压和主变

8、压器原边电路的公共端与参考点；在线，接直流高压和主变压器原边电路的公共端与参考点；在DIPDIP封装中，封装中，它是原边控制电路公共端和参考点，并且有它是原边控制电路公共端和参考点，并且有6 6个引出脚接地。个引出脚接地。TOPSwitchTOPSwitch-II-II器件是一种具有自身偏置和保护功能的变换器，它用器件是一种具有自身偏置和保护功能的变换器，它用线性控制电流来改变占空比，能断开漏极输出端。它利用线性控制电流来改变占空比，能断开漏极输出端。它利用CMOSCMOS和集成和集成尽可能多的功能来实现高效率。与双极管和分立元件电路相比，重要的尽可能多的功能来实现高效率。与双极管和分立元件电

9、路相比，重要的是是CMOSCMOS减少了偏置电流，集成化使其省略了几个外部功率电阻器。它减少了偏置电流，集成化使其省略了几个外部功率电阻器。它们原设计用于电流采样或提供初始启动电流。们原设计用于电流采样或提供初始启动电流。如图如图2-32-3所示，在正常工作期间，内部输出级所示，在正常工作期间，内部输出级MOSFETMOSFET的占空比，使的占空比，使随着控制脚电流的增大而线性地减小。为了执行所有必要的控制、偏置随着控制脚电流的增大而线性地减小。为了执行所有必要的控制、偏置和保护功能，漏极脚和控制脚分别完成下面所述的几项功能（可参见图和保护功能，漏极脚和控制脚分别完成下面所述的几项功能（可参见

10、图2-22-2和图和图2-52-5中的中的TOPSwitchTOPSwitch集成电路之定时脉冲波形与电压波形）。集成电路之定时脉冲波形与电压波形）。图图2 22 2 内部功能方框图内部功能方框图 图图2 23 3 专空比与控制脚电流的关系曲线专空比与控制脚电流的关系曲线 图图2 24 4TOPS witch-2TOPS witch-2电路的起始工作波形电路的起始工作波形 图图2 25 5 TOPSwitch-2TOPSwitch-2在三种工作状态下的典型波形在三种工作状态下的典型波形 n n（1 1）控制脚电压）控制脚电压）控制脚电压）控制脚电压VcVc的供给的供给的供给的供给 控制脚电压控

11、制脚电压VcVc是控制脚与源极脚之间的电源或者是控制脚与源极脚之间的电源或者偏置电压。一只外部旁路电容器紧接在控制脚与源极脚之间，以提供所需的偏置电压。一只外部旁路电容器紧接在控制脚与源极脚之间，以提供所需的栅极驱动电流。接到该脚的总电容量栅极驱动电流。接到该脚的总电容量CTCT又设置了自动再启动功能，也同样控又设置了自动再启动功能，也同样控制回路的补偿。制回路的补偿。VcVc被调整在两钟状态之一模式。滞后调整用于初始启动和过被调整在两钟状态之一模式。滞后调整用于初始启动和过载工作。分流调整则用于分离占空比误差信号，它来自控制电路的电源电流。载工作。分流调整则用于分离占空比误差信号，它来自控制

12、电路的电源电流。在启动期间，控制脚电流由高压开关电流源提供，该开关在在启动期间，控制脚电流由高压开关电流源提供，该开关在ICIC内部接于漏极内部接于漏极脚和控制脚之间。电流源提供足够的电流供给控制电路，它也对总的外部电脚和控制脚之间。电流源提供足够的电流供给控制电路，它也对总的外部电容容CTCT进行充电。进行充电。n n首先首先VcVc升到较高的门限电压值（升到较高的门限电压值（5.75.7V V），），此时高压电流源被关断，而脉此时高压电流源被关断，而脉宽调制器和输出级晶体管则被激活，如图宽调制器和输出级晶体管则被激活，如图2-4(2-4(a)a)所示。在正常工作期间（即当所示。在正常工作期

13、间（即当输出电压可调节时），反馈控制电流提供了输出电压可调节时），反馈控制电流提供了VcVc电源电流。分流调节器可维持电源电流。分流调节器可维持VcVc在典型值（在典型值（5.75.7V V），），它是通过分流控制脚上的反馈电流实现的。该电流超它是通过分流控制脚上的反馈电流实现的。该电流超过流经过流经PWMPWM误差信号采样电阻器误差信号采样电阻器RERE上的所需直流电源电流。当用于初级反上的所需直流电源电流。当用于初级反馈接法时，该脚的动态阻抗与外部电阻值和电容器数值，共同确定了电源系馈接法时，该脚的动态阻抗与外部电阻值和电容器数值，共同确定了电源系统的控制回路补偿量。统的控制回路补偿量。n

14、 nTOPSwitchTOPSwitch-II-II电路的起始工作波形如图电路的起始工作波形如图2-42-4所示，图中给出了正常工作时所示，图中给出了正常工作时和自动再启动时的两种不同波形。和自动再启动时的两种不同波形。n n如果让控制脚的外部电容如果让控制脚的外部电容CTCT放电到较低的门限电平，那么输出级放电到较低的门限电平，那么输出级MOSFETMOSFET将被关断截止，此时控制电路进入一个低电流的准备状态。而高压将被关断截止，此时控制电路进入一个低电流的准备状态。而高压电流源则被接通，并向外部电容再次充电。在图电流源则被接通，并向外部电容再次充电。在图2-52-5中可看到，充电电流具有

15、中可看到，充电电流具有图示的负极性，而放电电流则具有正极性。在图图示的负极性，而放电电流则具有正极性。在图2-4(2-4(b)b)中，通过接通和关断中，通过接通和关断高压电流源，滞后的自动再启动比较器可维持高压电流源，滞后的自动再启动比较器可维持VcVc值介于典型的值介于典型的4.75.74.75.7V V窗口窗口范围内。自动再启动电路具有一个八分频计数器，它能阻止输出级范围内。自动再启动电路具有一个八分频计数器，它能阻止输出级MOSFETMOSFET再次导通，知道八个放电充电周期已经过去为止。通过把自动再启动占空再次导通，知道八个放电充电周期已经过去为止。通过把自动再启动占空比减小到典型的比

16、减小到典型的5 5，计数器能有效地限制，计数器能有效地限制TOPSwitchTOPSwitch的功率损耗。自动再启的功率损耗。自动再启动作用连续进行到输出电压再次变为可调节为止，如图动作用连续进行到输出电压再次变为可调节为止，如图2-52-5所示。所示。（2 2）带隙参考基准）带隙参考基准）带隙参考基准）带隙参考基准 所有临界的所有临界的TOPSwitchTOPSwitch内部电压，都由一个温度补偿的带隙内部电压，都由一个温度补偿的带隙参考基准得出。该参考基准也用于产生一个温度补偿的电流源，它被微调节参考基准得出。该参考基准也用于产生一个温度补偿的电流源，它被微调节在精确设置的振荡频率和调节在

17、精确设置的振荡频率和调节MOSFETMOSFET栅极的驱动电流。栅极的驱动电流。（3 3）振荡器）振荡器）振荡器）振荡器 内部振荡器对内部电容器线性地进行充电和放电，它在两个电压电内部振荡器对内部电容器线性地进行充电和放电，它在两个电压电平之间产生锯齿波形，并送往脉冲宽度调制器。该振荡器在每个周期开始时，平之间产生锯齿波形，并送往脉冲宽度调制器。该振荡器在每个周期开始时，置位脉冲宽度调制置位脉冲宽度调制 器和电流限制闭锁器。在电源应用中选择器和电流限制闭锁器。在电源应用中选择100100kHzkHz额定频率，可使电磁干扰最额定频率，可使电磁干扰最小，并使效率最高。微调电流基准可改进振荡频率精度

18、。小，并使效率最高。微调电流基准可改进振荡频率精度。（4 4）脉冲宽度调制器）脉冲宽度调制器）脉冲宽度调制器）脉冲宽度调制器 脉冲宽度调制器提供电压型控制环，以驱动输出级脉冲宽度调制器提供电压型控制环，以驱动输出级MOSFETMOSFET，其占空比与流入控制脚的电流成反比例。该脚在其占空比与流入控制脚的电流成反比例。该脚在RERE两端产生一个两端产生一个电压误差信号。电压误差信号。RERE两端的误差信号由一个典型角频率为两端的误差信号由一个典型角频率为7 7kHzkHz的的RCRC网络加以滤网络加以滤波，以减少开关噪声的作用。该滤波误差信号与内部振荡器锯齿波相比较，波，以减少开关噪声的作用。该

19、滤波误差信号与内部振荡器锯齿波相比较，产生一定占空比的波形。当控制电流增加时，占空比则减小。由振荡器产生产生一定占空比的波形。当控制电流增加时，占空比则减小。由振荡器产生的时钟信号置位一个寄存器，它使输出级功率管的时钟信号置位一个寄存器，它使输出级功率管MOSFETMOSFET变为截止。变为截止。占空比是由内部振荡器的对称性能来调节。调制器导通时间最短，可保持占空比是由内部振荡器的对称性能来调节。调制器导通时间最短，可保持TOPSwitchTOPSwitch的电流消隐不受误差信号的影响。注意到在占空比开始变化之前，的电流消隐不受误差信号的影响。注意到在占空比开始变化之前，必须使注入控制脚的电流

20、为最小值。必须使注入控制脚的电流为最小值。（5 5）栅极驱动器）栅极驱动器）栅极驱动器）栅极驱动器 设计栅极驱动器是在一个受控的速率时使输出级设计栅极驱动器是在一个受控的速率时使输出级MOSFETMOSFET导通，导通，从而使共模电磁干扰减到最小。栅极驱动电流可微调节以改进精度。从而使共模电磁干扰减到最小。栅极驱动电流可微调节以改进精度。n n（6 6）误差放大器）误差放大器）误差放大器）误差放大器 在初级反馈应用时，分流调节器也能完成一个误差放大器的功能。在初级反馈应用时，分流调节器也能完成一个误差放大器的功能。该分流调节器的电压，是由温度补偿的带隙参考基准电压精确地加以提供的。误差放该分流

21、调节器的电压，是由温度补偿的带隙参考基准电压精确地加以提供的。误差放大器的增益，则由控制脚的动态电阻来设定。控制脚把外部电率信号箝位在大器的增益，则由控制脚的动态电阻来设定。控制脚把外部电率信号箝位在VcVc电压电电压电平上。超过电源电流的控制脚电流，则由分流调节器加以分离，并作为误差信号流过平上。超过电源电流的控制脚电流，则由分流调节器加以分离，并作为误差信号流过RERE。n n（7 7）逐个周期式电流限制逐个周期式电流限制逐个周期式电流限制逐个周期式电流限制 逐个周期式峰值漏极电流限制电路，是利用输出级逐个周期式峰值漏极电流限制电路，是利用输出级MOSFETMOSFET的导通电阻作为采样电

22、阻器。电流限制比较器把输出级的导通电阻作为采样电阻器。电流限制比较器把输出级MOSFETMOSFET导通状态是导通状态是的漏源电压与门限电压相比较。高的漏极电流使的漏源电压与门限电压相比较。高的漏极电流使VDSVDS超过门限电压，并使输出级的超过门限电压，并使输出级的MOSFETMOSFET截止，直到下一个时钟周期开始之前。电流限制比较器的门限电压是受温度截止，直到下一个时钟周期开始之前。电流限制比较器的门限电压是受温度补偿的，由于温度影响改变输出级补偿的，由于温度影响改变输出级MOSFETMOSFET的导通电阻的导通电阻RDS(ON)RDS(ON)值，它使有效峰值电值，它使有效峰值电流限制的

23、变化减到最小。流限制的变化减到最小。n n在输出级在输出级MOSFETMOSFET导通之后的一个短时间里，前沿消隐电路将阻止电流限制比较导通之后的一个短时间里，前沿消隐电路将阻止电流限制比较器工作。因前沿消隐时间已被确定，故由原边电容和副边整流器反向恢复引起的电流器工作。因前沿消隐时间已被确定，故由原边电容和副边整流器反向恢复引起的电流尖峰，将不会造成开关脉冲过早地结束。尖峰，将不会造成开关脉冲过早地结束。n n（8 8）关闭与自动再启动）关闭与自动再启动）关闭与自动再启动）关闭与自动再启动 为了使为了使TOPSwitchTOPSwitch的功耗降到最低，如果维持输出可调节的条的功耗降到最低，

24、如果维持输出可调节的条件，则关闭与自动再启动电路，是在占空比为件，则关闭与自动再启动电路，是在占空比为5 5典型值时使电源导通和截止。当丧失典型值时使电源导通和截止。当丧失调节能力时，将中断外部电流进入控制脚。调节能力时，将中断外部电流进入控制脚。VcVc地调节可使分流状态变为滞后的自动再地调节可使分流状态变为滞后的自动再启动状态。当故障条件消除、电源输出变为可调节时，启动状态。当故障条件消除、电源输出变为可调节时，VcVc的调节再次变为分流状态，的调节再次变为分流状态，则电源的正常工作又重新开始。则电源的正常工作又重新开始。n n（9 9）过热保护）过热保护）过热保护）过热保护 温度保护是由

25、一个精密的模拟电路提供的，当结点温度超过热关闭温温度保护是由一个精密的模拟电路提供的，当结点温度超过热关闭温度时（典型值为度时（典型值为135135摄氏度），该电路将使输出级摄氏度），该电路将使输出级MOSFETMOSFET截止。激活加电复位电路，截止。激活加电复位电路，可通过消除和恢复输入电源来进行，或者瞬间进入控制脚的、低于加电的复位门限电可通过消除和恢复输入电源来进行，或者瞬间进入控制脚的、低于加电的复位门限电压，可是阀门复位，并且让压，可是阀门复位，并且让TOPSwitchTOPSwitch恢复正常的电源工作状态。当电源被关闭时，恢复正常的电源工作状态。当电源被关闭时，VcVc则被调节

26、在滞后状态，并且在控制脚出现一个则被调节在滞后状态，并且在控制脚出现一个4.75.74.75.7V(V(典型值典型值)的锯齿波电压。的锯齿波电压。n n（1010）高压偏置电流源）高压偏置电流源）高压偏置电流源）高压偏置电流源 该电流源从漏极脚对该电流源从漏极脚对TOPSwitchTOPSwitch提供偏置，并在启动或者滞提供偏置，并在启动或者滞 n n后工作期间对控制脚外部电容后工作期间对控制脚外部电容CTCT进行充电。滞后工作出现在自动再启动和过热封锁关进行充电。滞后工作出现在自动再启动和过热封锁关闭期间。该电流源是按近似闭期间。该电流源是按近似3535的有效占空比被开通和切断。这一占空比

27、是由控制脚的有效占空比被开通和切断。这一占空比是由控制脚充电电流充电电流IcIc与放电电流（与放电电流（ICD1ICD1ICD2ICD2）之比来确定的。当输出级之比来确定的。当输出级MOSFETMOSFET被开通时，被开通时，在正常工作期间该电流源则被切断。在正常工作期间该电流源则被切断。2-2-52-2-5取样与误差控制电路取样与误差控制电路TL431功能方框图与内部等效电路功能方框图与内部等效电路 一一.4.4N35N35、TL431TL431的工作特性与主要电气参数的工作特性与主要电气参数 要正确计算要正确计算TL431TL431光电耦合控制系统光电耦合控制系统4 4N35/TL431N

28、35/TL431的外围电路元件值，需要首先了解的外围电路元件值，需要首先了解4 4N35N35和和TL431TL431的的 工作特性与主要电气参数。从图看出，工作特性与主要电气参数。从图看出，4 4N35N35光电耦合器件的控制端（又称光电耦合器件的控制端（又称一次侧）是一只二极管，上方（正极）接正电压，下方（负极）接一次侧）是一只二极管，上方（正极）接正电压，下方（负极）接TL431TL431的阴极（实际的阴极（实际上是接上是接TL431TL431内的一只三极管集电极脚，并通过导通的三极管对地构成回路）。内的一只三极管集电极脚，并通过导通的三极管对地构成回路）。4 4N35N35的受控端是一

29、只三极管（又称二次侧），它的集电极接的受控端是一只三极管（又称二次侧），它的集电极接+15+15V V供电电压，它的发射极经供电电压，它的发射极经两个分压电阻器接地，控制电压从分压器中点引出加到两个分压电阻器接地，控制电压从分压器中点引出加到TL494TL494的输入端。正常工作时，的输入端。正常工作时，二极管电流引起的光电效应，使三极管也出现工作电流。查找光电器件手册得到如下二极管电流引起的光电效应，使三极管也出现工作电流。查找光电器件手册得到如下电气参数：电气参数：1.41.4N35N35的主要工作特性与极限参数值的主要工作特性与极限参数值 （1 1）极限值：一次侧）极限值：一次侧 IFm

30、axIFmax=60mA,PD1(max)=100Mw;=60mA,PD1(max)=100Mw;VRmaxVRmax=6V=6V 二次侧二次侧 VCEmaxVCEmax=30V(Vcc),PD2max=300mW;=30V(Vcc),PD2max=300mW;IOLmaxIOLmax=100Ma;=100Ma;全体（两侧间）：最小直流冲击隔离电压值为全体（两侧间）：最小直流冲击隔离电压值为35003500V V（-55+100T-55+100T）。）。（2 2）工作特性：工作特性：一次侧一次侧 VFmaxVFmax/IF=1.5V/10mA(/IF=1.5V/10mA(发射体最大正向电压发射

31、体最大正向电压)；CJmaxCJmax(典型值典型值)=100)=100pF;pF;二次侧二次侧 trmaxtrmax(典型值典型值)=10)=10us(us(上升时间上升时间)tfmaxtfmax(典型值典型值)=10)=10us(us(上升时间上升时间););hfeminhfemin=100;=100;一次侧与二次侧之间一次侧与二次侧之间 CTRminCTRmin/IF=100%/10mA(/IF=100%/10mA(最小电流传送速率最小电流传送速率)，VCESmaxVCESmax/IF/IF、IC=0.3V/10mA,0.5A(IC=0.3V/10mA,0.5A(检测器最大检测器最大VC

32、E)VCE)，C1-2max(C1-2max(典型值典型值)=2.5)=2.5p Fp F。4N35 4N35的工作速率（或带宽）：的工作速率（或带宽）：150150kHz kHz。2.2.TL431TL431的电气参数的电气参数 TL431TL431外形见图，它相当于一只性能优良的稳压二极管。外形见图，它相当于一只性能优良的稳压二极管。n n 阴极工作电压阴极工作电压VKA:2.5VVKA:2.5V（基准值）基准值）3737V V（最大值）最大值）n n 阴极工作电流阴极工作电流IK:1100 m A(IK:1100 m A(连续使用极限范围：连续使用极限范围：-100150-100150

33、m A);m A);n n 连续使用功耗连续使用功耗:775:775mW(25mW(25););具有低动态输出电阻：具有低动态输出电阻：0.220.22 基准输入电流范围：基准输入电流范围：-50-50u A 10 m A;u A 10 m A;参考电压源误差：参考电压源误差：1.0%;1.0%;TL431TL431的工作温度范围：的工作温度范围：070070，全范围内温度特性平坦：，全范围内温度特性平坦：5050pptm/pptm/。二、低压光耦控制电路试验，初步确定几个电阻值二、低压光耦控制电路试验，初步确定几个电阻值 由图电路结构，将由图电路结构，将TL494TL494的的1 1脚接地，

34、脚接地，2 2脚和脚和1515脚均接一半的参考基准电压脚均接一半的参考基准电压 Vr/2=2.5V,Vr/2=2.5V,它的它的1616脚接过流检测电路。假定死区时间控制电路设计，已经确保脚接过流检测电路。假定死区时间控制电路设计，已经确保TL494TL494的最大输出脉宽，不超过的最大输出脉宽，不超过40%40%的振荡周期，即的振荡周期，即max0.4Tmax0.4T（最大占空比为最大占空比为0.50.5）。在）。在TL494TL494的工作频率为的工作频率为8080kHz kHz 时，其振荡周期为时，其振荡周期为12.512.5us,us,死区控制使死区控制使IC IC 最最大输出脉宽为大

35、输出脉宽为5 5usus。根据根据4 4N35N35和和TL431TL431的工作参数，在正常工作条件下设光耦的工作参数，在正常工作条件下设光耦合控制器一次侧与二次侧两端电流为合控制器一次侧与二次侧两端电流为510 510 mAmA,TL494,TL494的的3 3脚控制电压值低于脚控制电压值低于2.52.5V V时输出脉宽最大，当时输出脉宽最大，当3 3脚电压值高于脚电压值高于3.63.6V V时，则输出脉宽缩小到时，则输出脉宽缩小到0 0（消失），（消失），见图所示。见图所示。R7+R8=15V/R7+R8=15V/（510mA510mA）=31.5(k)=31.5(k)假若光耦控制器在假

36、若光耦控制器在5 5 mAmA工作电流时，使分压器工作电流时，使分压器R7R7、R8R8的中点电压值，应高于、等于的中点电压值，应高于、等于2.52.5V V，即让即让TL494TL494的的3 3脚电压值处于最佳敏感可调控制区内。因此，分压器下端电阻脚电压值处于最佳敏感可调控制区内。因此，分压器下端电阻R8R8的阻的阻值约为：值约为：R8=2.5V/5mA=500R8=2.5V/5mA=500 取取R8R8为为510510标准值，可推测标准值，可推测R7R7的阻值为的阻值为R7=12.5(k)R7=12.5(k)，先取先取R7=1.2kR7=1.2k，再估算光电耦再估算光电耦合器一次侧控制电

37、路的几个电阻值。合器一次侧控制电路的几个电阻值。由于由于4 4N35N35的最小电流传送速率为的最小电流传送速率为100%/10 100%/10 mAmA,为了让一次侧的最大工作电流能达到为了让一次侧的最大工作电流能达到IDMAX=1520mAIDMAX=1520mA，控制端的限流电阻值大致为：控制端的限流电阻值大致为：R4R4为为R4=15V/2015mA=7501kR4=15V/2015mA=7501k 先取先取750750。n n又因又因TL431TL431的控制端输入电流值明显减少，约为输出电流的十分之一左右，也就是说的控制端输入电流值明显减少，约为输出电流的十分之一左右，也就是说IR

38、=1.52.0MaIR=1.52.0Ma：n n R1+W1+R2=15V/2.01.5mA=7.5 10 k R1+W1+R2=15V/2.01.5mA=7.5 10 kn n n n 分压电阻器分压电阻器R1R1、W1W1、R2R2的阻值，应使的阻值，应使TL431TL431的输入端电压值大于、等于它的基准参考的输入端电压值大于、等于它的基准参考电压值电压值2.4952.495V V（标称值），则标称值），则TL431TL431的输出电压可稳定在的输出电压可稳定在2.02.0V V，就能通过微小的电压变就能通过微小的电压变化，来大范围调节其输出端的电流（即化，来大范围调节其输出端的电流（即

39、IDID）变化。又取变化。又取R3=150R3=150。因此，因此，n nW1+R2=2.5V/W1+R2=2.5V/（2.01.52.01.5）mAmA=1.251.66 k=1.251.66 kn n先大致取可调节的先大致取可调节的W1=1.0kW1=1.0k，取取R2=1.5kR2=1.5k，则取则取R1=6.67.6kR1=6.67.6k。n n现在微调节现在微调节W1W1改变光耦控制器改变光耦控制器4 4N35N35的两侧电流，来调节的两侧电流，来调节TL494-3TL494-3脚的输入电压，从而脚的输入电压，从而改变改变TL494TL494的输出脉冲宽度。同时监视的输出脉冲宽度。同

40、时监视4 4N35N35的一侧电流的一侧电流IDID和二侧电流和二侧电流IEIE，并记录光耦并记录光耦4 4N35-1N35-1脚输入电压脚输入电压V1V1值，测量值，测量TL494-3TL494-3脚控制电压值，以及脚控制电压值，以及TL494TL494输出脉冲宽度的变化。输出脉冲宽度的变化。第四章第四章第四章第四章 变频交流稳压电源电路分析变频交流稳压电源电路分析变频交流稳压电源电路分析变频交流稳压电源电路分析4 41 1 技术参数技术参数4 42 2 功能描述功能描述4 43 3 构成原理构成原理4 44 4 电路分析电路分析4 44 4构成及工作原理构成及工作原理构成及工作原理构成及工

41、作原理n n构成构成4-4 4-4 电路分析电路分析电路分析电路分析4-4-1 4-4-1 主回路主回路主回路的作用：起到主回路的作用：起到AC /DC /AC AC /DC /AC 功率变换的作用。功率变换的作用。AC/DCAC/DC变换变换由变压器由变压器T1T1，整流器整流器CR1,CR1,滤波元件滤波元件C6,L1C6,L1构成一个构成一个AC/DCAC/DC变换电路，变换电路，向后一级向后一级DC/ACDC/AC变换电路提供变换电路提供150150伏直流电压伏直流电压DC/ACDC/AC功率变换功率变换由二个由二个IGBTIGBT组成半桥，储能元件组成半桥，储能元件C1C1C8C8组

42、成分压电路，提供正负电源向半桥供组成分压电路，提供正负电源向半桥供电，工频变压器，构成电，工频变压器，构成DC/ACDC/AC功率变换，通过控制产生一个功率变换，通过控制产生一个SPWMSPWM的交流电的交流电压，经五节无源滤波器滤成一个很光滑的正弦波。压，经五节无源滤波器滤成一个很光滑的正弦波。无源滤波器无源滤波器由由L1,L2,L3,C2,C3L1,L2,L3,C2,C3组成一个五阶无源滤波滤去组成一个五阶无源滤波滤去SPWMSPWM中高次谐波分量中高次谐波分量传感器传感器W1W1电流电流SENSE,W3SENSE,W3电压电压SENSE,SENSE,作为电压与电流取样送到电压与电流环作为电压与电流取样送到电压与电流环起到稳压与稳流作用起到稳压与稳流作用