单片式开关电源在电器控制系统中的应用

1.3.2　辅助电路的设计

TNY268P系列芯片的内保护电路比较完善,外部保护电路的设计相对简单.除了过流保护、EMI滤波器外,主要是保护电路的输入欠压检测电路、散热设计等.

1）欠压电路设计

TNY268P内部集成输入欠压检测电路,通过EN/UV端的外接电阻R2和R3监控输入电压.当输入电压较低或突然降低时,R2和R3检测电压值只要低于欠压阀值电压（AC170V）,TNY268P自动关断,以达到保护目的.

2）钳位保护电路设计

单片式开关电源属于单管电路,在TNY器件关断瞬间由变压器的漏感引起的尖峰电压较高,将会导致TNY器件的损坏.R1,D5和C5构成的RCD吸收回路使TNY器件的漏极电压限制在700V以下,防止TNY器件的损坏.另外为有效地降低音频噪声,设计时D5选高压稳压二极管VDz,C5选压电效应很小的聚脂薄膜电容;R1取100kΩ～150kΩ.

3）反馈电路设计

由于该电源应用于电器控制系统,所以要求精度和稳定性较好.为满足设计要求,采用TL431型可调式精密并联稳压器,以提高输出电压的稳定性.电压反馈电路应从LC滤波器的前面引出,LC的谐振频率要高,以滤出开关噪声电压.

4）散热设计

TNY268P芯片属于DIP-8封装,无需外接散热片,靠铜箔接地并起到散热作用,在PCB设计时需直接焊接在PCB上,并尽量增大敷铜面积,周围留足够的散热空间,必要时在其顶端用胶粘上散热片,增加散热效果.除上述所涉及的参数之外,还有输入、输出整流滤波电路的设计。

2　电磁兼容性设计

电磁兼容性（EMC）已成为检验家电产品质量优劣的重要指标,开关电源工作在高频开关状态,其内部电压及电流的波形都是瞬变的,所产生的干扰主要有尖峰干扰、射频干扰和音频噪声,属于强噪声源,且频率越高噪声越大.从某种程度上说,电磁兼容性问题成了阻碍开关、电源在家用电器控制系统中推广应用的主要因素之一.因此,在家用电器控制系统的辅助电源设计中,研究电磁兼容性设计是重要环节.设计过程中还需要从以下几个方面考虑:

1）电磁干扰抑制.在交流输入加EMI滤波器,或带金属屏蔽外壳EMI滤波器,以避免电磁干扰发射.PCB布局时,EMI滤波器远离输出级;PCB板上的相关导线应尽量短而宽,尤其漏极的引线要尽可能短,从而最大限度地减小射频干扰.

2）瞬态干扰的抑制.瞬态干扰会造成单片开关电源输出电压的波动,严重时会损坏器件,必须采取措施加以抑制.交流采用三线输入方式,G端接通大地;在初、次级绕组之间并联一只安全电容C13,以减小级间耦合;初、次级绕组之间绕3～5层0.05mm厚的聚脂绝缘胶布,降低高频变压器的分布电容,减小瞬态峰值电流;提高整流桥耐压值并适当增加输入滤波器C1的容量;在交流进线端并联一只压敏电阻ZR1对浪涌电压进行钳位.

3）音频噪声的抑制.音频噪声主要由电容和高频变压器产生.采用特殊的胶合剂粘接磁芯,降低因磁芯之间产生相对位移而引起的音频噪声;选择磁通密度较低的磁芯,例如将磁通密度从0.3T减小到0.2T时,可使音频噪声降低10dB～15dB.

3　结论

结合电器控制系统辅助电源的特点,采用TNY268P设计了双输出的单片式开关电源,并给出了设计步骤.本文从高频变压器、辅助电路以及电磁兼容性等方面对单片式开关电源进行了分析和工程设计,并在冰箱、洗衣机等电器控制系统进行了多次运行试验,结果表明,该电源在实际工作中性能稳定、工作可靠,通用性强,抗电磁干扰性能好,成本低、易于集成,能满足电器控制系统的技术要求.