您当前的位置: 首页 > 电子技术

并联型半桥式开关电源电路

发布时间:2021-04-17 22:55   浏览:910   作者:admin
   半桥式和全桥式开关电源同属桥式开关电源,由于这种结构克服了推挽式开关电源电路中功率开关管集电极承受电压高、集电极电流大、对磁芯材料要求严、功率开关变压器必须具有中心抽头等缺点,继承了推挽式开关电源电路输出功率大、开关变压器磁滞回线利用率高等优点,因此在许多领域获得了广泛的应用。和推挽式开关电源相比,在相同的成本和输入条件下,半桥式开关电源的输出功率为推挽式开关电源的两倍,全桥式开关电源为推挽式开关电源的4倍。
    半桥式开关电源也分为自激式和他激式两种类型,这里简要说明识图要点。
    1.自激半桥式开关电源电路
    图5-17所示是一种在实际中应用的并联型自激半桥式开关电源电路。
    (1)整流滤波电路
    电路中,C1~C6与共模电感Tl组成双向共模滤波器,一方面可将电源内部所产生的高频信号对工频电网的影响和污染滤除到最低程度;另一方面还可挡住工频电网上的杂散电磁干扰信号,使其不能进入电源电路而干扰电源电路的正常工作。IC1和电解电容C7、C8组成的全波整流滤波电路,将220V/5 0Hz工频输入电网电压整流和滤波成300V的直流电压,作为半桥式变换器的供电电源电压。
    (2)启动电路
    启动电路由电阻R5、R6和电容C11以及双向二极管VD2组成。一旦接通电源,300V直流电压就会通过电阻R5给电容C1I充电。当电容C1I上的电压足以使双向二极管VD2触发导通时,该电容上的电压就会通过电阻R6加到开关管VT1的基极上,使其饱和导通,完成电源电路的启动工作。
    (3)振荡电路
    当开关管VT1被启动后,C8上的直流电压通过开关变压器T3的一次绕组Np和开关管VT1形成回路,绕组Np中就会有电流流过,这时反馈绕组Nf中就会感应出一脉冲电流。该电流经过由电容CI5和电阻R9组成的相移延迟电路延迟后,流过耦合变压器T2的T2-4绕组,导致在分别连于开关管VTI和VT2基极的两个副绕组T2-2和T2-3上感应出VT1的基极为负、VT2的基极为正的相位相反的驱动脉冲电压信号,使导通的VT1截止,截止的VT2导通。功率开关管VT2导通后,Np绕组中流过的电流反向,结果使VT1又回到导通状态,而VT2又回到截止状态,完成了一个周期的变换过程。这个过程将不断地进行下去,从而形成了完整的自激型半桥式变换器的工作过程。
    (4)其他元器件的识别
    电容C12和C13为加速电容,其作用是改善电路的开关特性,减小开关管VT1和VT2的开启时间、关断时间以及存储时间,以降低两只功率开关管的损耗,避免和防止双管共态导通现象的发生。电阻R10和电容C14 -起构成开关管集电极峰值电压吸收电路,其作用为抑制和吸收由于开关变压器的漏感而导致的集电极尖峰电压,防止和避免两只开关管由于集电极尖峰电压过高而引起二次击穿现象的发生。
    2.他激半桥式开关电源电路
    并联型他激半桥式开关电源的电路结构如图5-18所示。
    下面以一个实际他激半桥式开关电源为例(PWM控制芯片采用TL494),详细介绍各部分电路的识别,有关电路如图5-19所示。
    (1) TL494介绍
    TL494是一款固定频率PWM式开关电源控制电路,芯片内的振荡器可工作在主动方式也可工作在被控方式,驱动输出既可工作在双端输出方式也可工作在单端输出方式。另外,在TL494内还设有误差信号放大器、5V基准电压发生器以及欠压保护电路等。KA7500、IR3M02、IR9494、MB3759与TL494的引脚和功能相同,此系列集成电路在桥式开关电源中应用十分广泛。
TL494内部电路框图如图5-20所示,引脚功能如表5-4所示。
    (2)半桥式变压器的工作过程
    当TL494的⑥脚得到供电后,其内部振荡器、基准电压发生器便会工作。TL494是具有单端输出和双端输出功能的PWM,它是单端输出还是双端输出方式由⒀脚电平决定,即⒀脚接地时为单端输出方式,⒀脚接基准5V电压时为双端输出,如图5-19所示由于⒀脚接⒁脚的基准电压,因此为双端输出方式,而振荡频率由⑤、⑥脚外接的定时电容C14和电阻R25决定,内部振荡器起振后,在⑤脚外接的定时电容C14上产生锯齿波,送到TL494内部比较放大器的反相输入端,经IC内部处理后,从⑧、⑾脚输出具有一定宽度的脉冲电压,经VT3、VT4发射极后,加到变压器TR2的一次绕组,经耦合后从TR2二次侧输出,驱动开关管VT5、VT6工作在开关状态。
    (3)稳压电路
    当负载发生变化导致+5V输出电压发生变化时,这个变化的电压会经两路送到前级电路:一路是+5V电压经R30、R31分压后送到TL494的⒃脚,另一路是+5V电压经R39限流后送到TL494的①脚,经内部电路处理,控制TL494的⑧、⑾脚输出的脉冲宽度发生变化,从而控制开关管VT5、VT6的导通时间,使+5V电压回到正常值。
    (4)保护电路
    ①5V过流保护。5V过流保护是利用TL494内部的控制放大器进行闭环负反馈控制的。TL494内部误差放大器反相输入端⒂脚的参考电平是由TL494内部产生的+5V基准电压与+5V直流输出电压经R15、R19分压得到的,这点电平的高低实际上反映了+5V直流输出电压与标准的+5V基准电压的差值。+5V输出端的电压正好等于+5V基准电压时,该点的电位即所谓的平衡电平。误差放大器同相输入端⒃脚的输入信号取自+5V直流输出电路中由R30、R31组成的电阻分压网络的中点。当+5V直流输出过流时,取样电阻R38的电压降必然增大,这样将造成TL494的⒃脚(同相输入端)电平比⑤脚(反相输入端)电平上升得更高,经TL494内部电路处理后,导致TL494的⑧、⑾脚输出控制脉冲的宽度变窄。如果过流严重,会使它输出的脉冲宽度变为零,开关管VT5、VT6截止,从而达到过流保护的作用。
    ②5V过压保护。5V过压保护由V22、VSI、VT2等组成。当+5V直流输出端的输出电压超过规定值时,V22击穿而处于导通状态,控制VSI触发导通,进而控制VT2导通,TL494的死区电平控制端④脚的电平将上升至+5V左右,将使TL494的⑧脚和⑾脚输出的调制脉冲的宽度变为零,开关管VT5、VT6处于截止状态,所有的输出都为零,从而达到过压自动保护的目的。
    ③供电电压欠压保护。供电电压欠压保护电路由VD7、VD9、V23、R16、CIO、VD14以及VT2组成。在供电电压正常时,变压器TRl的二次绕组NB3上感应得到的控制信号电压幅值大,足以使V23处于导通状态,VD14处于反向偏置状态。这时的欠压保护电路对整个电路无影响。反之,当供电电压低于规定值时,V23截止,V23的负端电平将下降至零,结果导致VT2导通,TL494的死区电平控制端④脚的电平上升到+5V左右,TL494输出的驱动脉冲的宽度为零,半桥式变换器中的驱动开关管VT5、VT6截止,使整个电路输出为零,从而达到欠压保护的目的。