特种集成开关电源的电路设计
摘要:详细阐述了四种新型特种集成开关电源的性能特点、电路设计方案及其应用领域。
关键词:特种集成开关电源复合型恒压/恒流型截流型恒功率型TheCircuitDesignofIntegrated
1引言
特种集成开关电源与传统的开关电源相比,具有电路新颖、功能奇特、性能先进、应用领域较为广泛等特点。特种集成开关电源主要包括以下四种类型:复合型开关电源、恒压/恒流型开关电源、截流输出型开关电源恒功率输出型开关电源。它们均采用TOPSwitch或TOPSwitch-Ⅱ系列单片开关电源集成电路,再配上相应的外围电路(含控制环路)设计而成,具有不同的输出特性和应用领域,能满足不同用户的需要。
2复合型开关电源的电路设计
2.1复合型开关电源的设计方案
众所周知,线性集成稳压器的输出稳定度很高,纹波电压很小,但电源效率低,需使用笨重的工频变压器。而单片开关电源的效率很高,并且能省去工频变压器,但电压稳定度较低,纹波电压较高。若将二者巧妙地结合起来,把单片开关电源当作前级稳压器,再由线性集成稳压器进行二次稳压,即可扬长避短,实现优势互补,构成理想的高效、精密稳压电源。所配线性集成稳压器有以下三种方案:
(1)配7805系列三端固定式集成稳压器,其电路简单,成本低廉;
(2)配LM317型三端可调式集成稳压器,使输出
电压连续可调,并能进一步提高稳压性能;
(3)配LM2937(固定输出)、LM2991(可调输出)等型号的低压差稳压器,可使复合型开关电源的效率得到进一步提高。
采用两级稳压的复合型开关电源,其电压调整率和负载调整率均可达到±0.1%。
根据需要,还可为复合型开关电源增加欠压保护、过压保护、交流掉电保护、软起动等自动保护功能。
2.2复合型开关电源的设计示例
具有掉电保护功能的复合型开关电源的电路如图1所示。该电路利用一片TOP209型单片开关电源作前级稳压,再用LM2937型三端低压差稳压器作后级稳压。LM2937在额定负载下的输入-输出压差(UI-UO)≤0.6V,仅为LM7805的1/6~1/3,能显著降低稳压器的功耗,提高电源效率。LM2937的输出电压为5V,最大输出电流是0.5A。交流掉电保护电路由VT1、VT2、C7、R4~R6组成。其中,R5、R6和VT2用来检测交流电压,所设定的阈值电压须低于85V,现取70V。一旦UI70V,VT2立即截止,直流电压就通过R4给C7充电。当C7两端电压高于达林顿管VT1的发射结总压降时,VT1就导通,使TOP209的控制端电压变成低电平。与此同时C5放电,将电源关断。正常情况下,UI>70V,因VT2导通,C7两端电压始终为0V,故该电路不起作用。不难看出,掉电后的供电时间与时间常数τ=R4·C7成正比。改变τ值即可设定供电时间。
图1一种具有掉电保护功能的复合型开关电源
图215V、2A精密恒压/恒流型开关电源的电路
这种开关电源适合作为节能型计算机(亦称“绿
色”PC机)的辅助电源。当交流掉电后,由辅助电源继续供电一段时间,使微机能将数据存储下来;当掉电时间超过设定时间时,就自动切断辅助电源。
3精密恒压/恒流型开关电源的电路设计
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