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德国HBC770系列遥控接收器电源板电路原理分析

德国HBC770系列遥控接收器电源板电路原理分析

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德国HBC770系列遥控接收器电源板电路

  还有VDR1、VDR2、VDR3三个压敏电阻构成的交流电压浪涌吸收器,经整流为约300VDC电压,再经C5滤波后送给脉冲变压器TR1的初级线圈N1加到芯片U1的③脚,也就是U1内部场效应管的漏极D端,①脚为控制端C。该控制端的作用:1)为内部提供工作所需要的偏流:2)利用控制极电流的大小来调节占空比:3)对控制回路进行补偿。②脚源极S是电源公共端,也是控制电路的基准点。电源加到U1的③脚后,在U1内部,由连接在漏极和控制极之间的内部电流源为控制极提供电流,并通过R18对控制极外接电容C15充电。当控制极电压上升到5.7V时,内部电流源关闭,U1内部振荡器、脉宽调制器、驱动电路开始工作,使U1内部的场效应管处于开关状态。它的漏极和源极之间产生周期性变化的电流,也就是开关变压器TR1初级线圈的工作电流,相应在TR1磁芯产生变化的磁场,这个变化的磁场又使开关变压器TR1的次级绕组产生感应电压.并经过整流、滤波电路形成所需要的工作电压。
  
  1.稳压电路
  
  此电路的稳压电路比较典型,主要输出电压稳定在12V左右,后级是由光电耦合器U2,精密稳压源U3、R11、R12、R20等元件构成精密稳压电路。
  
  TR1的N3绕组是控制绕组,产生的脉冲电压经D5整流、C10滤波后作为U2光耦的电源,同时也为U1内部芯片提供正常工作所需要的偏流。由次级绕组N2产生的感应电压经D3整流、C7、C8滤波等元件后作为稳压电路的采样电压,光耦U2内部发光二极管阳极接于此处.U2内部发光二极管阴极通过R8到U3的阴极K(R7,R8在这里起限流作用),当由于外因致使12V输出电压升高时,光耦U2内部发光二极管阳极电位升高,流过取样电阻R11、R12、R20上的电流增加。压降增大,则精密稳压源U3的参考极R电位升高,经其内部处理后自动调低阴极K电位,从而保证U3阴极K电位的相对稳定。引起光耦U2内部发光二极管两端电压升高,电流增大,亮度增强,使得U2内部光敏三极管c-e极间内阻减小,加至U1控制极电压升高。经内部处理后自动降低开关管的导通量,U1漏极输出的脉宽变窄,输出电压下降,达到稳压的目的。反之,当输出电压降低时,该控制过程与电压升高正好相反。
  
  2.保护电路
  
  作为一款高性能电源板,要24小时不间断工作,保护电路的设置非常重要。
  
  该电源保护电路主要在芯片U1内部实现,同时外围也设置了多重保护回路。
  
  (1l)开关电源输入回路过流保护。当电源发生过流时,芯片U1漏极电流也会增大,该芯片利用内部场效应管的漏一源导通电阻RDS(ON)来代替外部过电流检测电阻RS。当芯片U1漏极输出电流IO越值(场效应管的导通电压大于阀值电压)时,芯片内部的组合逻辑电路发生翻转,使得芯片内场效应管关断,起到过电流保护作用。
  
  (2)开关电源输出回路过流保护。假如12V电压输出端发生短路故障时,光耦U2内发光二极管不发光,光敏三极管截止,芯片U1控制极电压接近0V,此时U1内部变为自保状态.避免内部场效应管损坏。
  
  (3)过热保护电路。芯片U1可以在700C以下的环境温度正常工作,如果芯片结温Tj>135℃时,芯片U1内部过热保护电路动作,内部逻辑电路发生翻转,关断芯片U1内输出级,达到过热保护的目的。此时,控制级进入滞后调节模式,控制极电压也变成幅度为4.7V~5.7V的锯齿波。若要重新启动电路,需断电后重新上电复位,芯片U1才能恢复工作。
  
  (4)尖峰抑制保护电路。首先,分析以下尖峰电压产生的原因:场效应管的负载是脉冲变压器的一次绕组.属于电感负载。电感负载的特点是电路在开通和关断的瞬间将产生极大的反向电流,成为涌流。这种电流将在变压器一次绕组的两端引发浪涌尖峰电压。

  开关管在关断瞬间,由于一次绕组存在漏感,相当一部分电能不能传送到二次侧,因此这部分电能将在场效皮管漏极的极间电容、电阻间形成带有尖峰电压性质的高频振荡,并叠加在关断电压上,形成能量更大的尖峰电压。这个尖峰电压在场效应管导通瞬间传导到电路的输出端,形成传导干扰。开关电源高频振荡传播的高频电能将形成电磁干扰。由于尖峰电压的存在很容易损坏U1内部的场效应管,因此,必须增加钳位电路和吸收电路,对尖峰电压进行钳位和吸收.从而保护场效应管。本电路中D1、D2、C13及R15构成双重保护电路,由D1瞬态电压抑制器(TVS)和D2超快速恢复二极管(SRD)组成钳位电路,以及由C13,R15组成吸收回路。目的是消除瞬间反峰电压对U1内部的开关管损坏,也避免了该脉冲向周围空间辐射,影响遥控系统的工作。
  
  (5)过压保护电路,本电路采用电源输入端并联压敏电阻的办法,由VDR1、VDR2、VDR3三个压敏电阻构成。最大允许使用电压为240V的压敏电阻,流通容量为3500A。在正常电压范围内,其阻抗接近于开路状态,只有很小的漏电流(微安级)通过,当电压达到一定值后,具有可变电阻作用的压敏电阻就从高阻关断状态立即转入低阻导通状态,瞬时流过大电流.将高压尖峰脉冲或过电压吸收、限幅.从而使输入电压达到安全值。如果过电压情况比较严重,压敏电阻则会击穿导通,最终导致保险管F1熔断,这就避免了对开关电源中的电子元件造成致命的损坏。
  
  (6)欠压保护电路。此电路的欠压保护由Ql、D8、R19、R14、R16、R17及D7组成。电源电压采样电路由电阻R14、R16、R17组成,正常工作时Q1是截止状态,如果电源电压过低,会导致Q1基极电位降低,从而使得Q1发射结正偏,Q1由截止转向饱和导通状态,导致U1控制极电压降低接近0V,U1内部变为自保状态,避免芯片U1的损坏。
  
  (7)软启动电路。所谓软启动是指:电源启动瞬间对电流加以限制。因滤波电容c5的电压不能突变,容抗趋于零,瞬间对电容充电的电流很大,容易损坏电解电容和整流桥等元件。为了解决这一问题,一般是在电路中串接几欧姆的电阻,在启动瞬间对电流加以限制。但是,由于电阻功率消耗上升,电源效率下降。
  
  本电路中,将电阻换为NTC1热敏电阻,就可以很好地解决这一个问题。电路刚通电时,热敏电阻的温度低,阻值大,对启动电流加以限制。随着电流通过发出热量,热敏电阻的阻值迅速减小,启动成功,功耗降低。
  
  这就是热敏电阻限流软启动的作用。
  
  3、抗干扰电路
  
  对于开关电源中的电磁干扰,主要来源于开关器件、非线性无源元件以及印制电路板的走线和元件布局。通常开关电源都工作在30kHz以上的频率,所以开关电源将产生浪涌电压、浪涌电流和各种噪声。这种噪声源通过电路或开关电源本体以共模或差模方式向外传导,同时也向周围空间辐射。共模干扰主要存在于电源的相线对大地之间,差模干扰主要存在于电源的相线与零线之间。此电路中C1、C2与交流输入线并联,用于滤除差模干扰,抑制正态噪声称X电容:
  
  C3、C4、C18、C19接在输入线与地之间称Y电容,用于滤除共模干扰,也起善抑制正态噪声的作用,此种设计对防止电磁干扰和传导干扰起很大的作用。同时,由C1、C2、L1组成的低通滤波电路,它有两个作用:第一,防止输入电源窜人噪声干扰,同时还能抑制浪涌电压、尖峰电压的进入;第二,阻止、限制开关电源所产生的噪声,高频电磁干扰信号通过输入电线反馈进入电网。电阻Rl、R2用于抑制开机时出现的浪涌电压和尖峰干扰电压。




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