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KDE DE-300-5V型LED广告屏专用电源电路原理分析

KDE DE-300-5V型LED广告屏专用电源电路原理分析

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  下图是根据实物绘制的KDE DE-300-5V型专用电源电气原理图。

  该开关变压器的技术参数是:输入交流:100V~120V/4.5A和200V~240V/2.5A,50Hz/60Hz(设有切换开关);输出直流:5V/60A。

  该专用电源的单元电路组成与原理简析如下。

  1.市电输入电路
  
  由热敏电阻NTC1、保险丝FS1、压敏电阻ZNR1、电容Cl、C2、C3、C32、电阻R1和电感LF1等组成。

  这是常见的滤波电路(一般开关电源的市电输入端都具备这种电路),它不但能滤除电网杂波进入变压器,还可抑制变压器内部所产生的干扰波对外电网的污染;NTC1是负温度系数热敏电阻,由它把守变压器的大门,防止市电浪涌电流对内电路的冲击;电路如果有短路故障发生时,FS1立即熔断而切断市电输入;当市电过压时,压敏电阻ZNR1就击穿短路,使保险丝FS1熔断,保护电路不受损。

  2.整流滤波电路
  
  由全桥BD1、电解电容C6、C7和电阻R2、R3组成。

  本电路把市电送来的交流220V电压,经BD1整流.C6、C7滤波,获得约300V的直流电压。电容C6、C7串联能提高自身的耐压性能,更重要的是能获取约150V的中点电压,为电路的振荡工作起重要作用,电阻R2、R3能平衡电容C6、C7两端的电压,在断电时还起到释放两只电容上的残余电荷作用。

  3.自激振荡与辅助电压产生电路
  
  由功率三极管Ql、Q2和周边的阻容元件和开关变压器Tl的Nl、N2绕组、T2的N3绕组等元件组成自激振荡电路:由变压器Tl的N1、N2绕组、整流二极管D7、D8、电容C12、C13等组成辅助电源电路。

  自激振荡的过程是:当接通市电时,从电解电容C6、C7中点获取150V电压加至无极性电容C8左边对C8迅速充电,充电电流流经Tl的N3绕组,再到T2的Nl绕组,经二极管D5、D6、电阻R7,加到开关管Q2基极,Q2正偏导通;当Q2从饱和到截止阶段,由于变压器线圈的反电动势作用,N2绕组便感应出上负下正的电动势,使Q1正偏,Q1由截止转为导通,这样Ql、Q2反复交替导通与截止,形成目激振荡。

  自激振荡一旦产生,C8就在不断反复充电与放电,那么Tl的N3绕组就有微弱的交变电流流过,在变压器线圈的互感作用下,Tl的Nl、N2绕组便有交变电压产生。经D7、D8的全波整流,和C12、C13滤波,产生约12V的辅助电压.此电压一方面为Ul的(12)脚提供启动电压.另一方面为散热风扇(因在常温下风扇暂不转动)提供工作电源做好准备。

  4.他激振荡与输出电压产生电路
  
  由开关电源芯片Ul(TL94CN)、激励管Q3、Q4(C2655)、D10、Dll、开关变压器T2和功率变换电路[主要由Ql、Q2(13009)及周边阻容元件R4、R6、R8、R5、R7、R9、C1O、C8以及Dll、D3、D4、D5、D6、Dl、D2和变压器Tl的N3、N4、N5绕组构成]等组成他激振荡电路;由Tl的N4、N5绕组、整流管D15、D16、滤波电容C28、C30、C31、电感Ll和电流检测电阻JlO/J13等组成输出电压产生电路。

  当电路自激振荡时,辅助电压就产生,那么Ul的(12)脚就得电,由于电路设计了电阻R32,把④脚电位下拉入地为低电平。那么U1内部振荡电路开始启动,⑧、(11)脚就有脉冲调制信号输出,推动激励管Q3、Q4工作在交替导通与截止的开关状态,经开关变压器T2的耦合,使功率变换管Q1、Q2工作在强烈的他激振荡状态。二极管Dl0、Dll串联是为了提高激励管发射极电位,使激励管更有效导通与截止。

  他激振荡一产生,T2的N3绕组和Tl的N3绕组就有由微弱的自激电流转为强烈的他激电流流过,使Tl的次级N4、N5绕组感应出他激交变电压,经肖特基二极管D15、D16(S60SC4M)的全波整流,经C2S、C30、C31多重滤波,又经电感Ll扼流,最后经电流检测电阻Jl0/J13(因大电流输出需要大容量导线承担,实际是由7根直径为3.lmm,长度为lOmm的裸铜线并联组成)输出5V电压(标称电流为60A)。

  5.自动稳压电路
  
  由电流检测电阻Jl0/J13,Ul的①、②、(15)、(16)脚内部比较器、R2l、R22、R25、R26、R29、R33等元件组成。

  Ul的①、(16)脚和②、(15)脚,分别是Ul内部比较器的同相输入端和反相输入端。当输出电流的大小(即负载轻重)产生变化时,反应在电流检测电阻左右两端的电压降也随之变化。此电压降反馈到Ul的①、②脚和(15)、(16)脚,经内部比较器比较和误差放大,使Ul的输出脉冲宽度也产生变化,从而改变他激振荡的强弱,使输出电压得到调整,实现输出电压的自动稳定。

  6.过流保护电路
  
  由电流检测电阻JlO/J13、UI的(15)、(16)脚内部比较器、R2、R29等元件组成。

  当负载电流超过一定值时,电流检测电阻Jl0/J13两端的电位差增大(达到设定值),此电位差反馈到Ul的(15)、(16)脚,经内部比较器比较和误差放大,经IC内部处理使输出脉冲信号中断,停止振荡,电路无输出,达到过流保护。

  7.过载保护电路
  
  由保护管05、偏置电阻R30、R31和Ul的④脚内部电路、ZD3和电阻R33等元件组成。

  Ul的④脚是该IC的死区控制端,该脚电平的高低,决定了输出脉冲信号的有无。假如因为输出负载过重(或有短路现象),超过设定范围值,输出电压必定严重下降,那么经偏置电阻R30、R31的分压,使QW5基极偏置不足而截止,这时U1(12)脚的电压就经过ZD3(ZD3电位左高右低处在击穿状态),使(12)脚电压经R33后被05阻挡无法下拉入地、又使D12导通而抵达UI的④脚,④脚转为高电平,内部死区控制电路获得高电平信息时,立马强制Ul终止脉冲信号的输出,电路停振,达到过载保护。

  8.过热保护电路
  
  由热敏电阻NTC2、电阻R37、运放IC U2(LM358P)的B组比较器和D14等元件组成。

  NTC2是负温度系数热敏电阻,它的电阻值随温度升高而降低,当变压器内部因工作时间过长或负载太重而发热过于严重时,NTC2阻值就变小。那么U1(14)脚的5V基准电压经R37、NTC2到U2的⑤脚,使LM358P的同相端⑤脚电位高于反相端⑥脚,B比较器翻转⑦脚输出高电平,致使D14正偏导通,此高电平直接加到UI死区控制端④脚,强迫U1终止脉冲信号输出,使电路停振,达到过热保护。

  9.散热风扇电路
  
  由开关管06、电感线圈L2、热敏电阻NTC2、R37、R40、C35和插针等组成。

  在常温下风扇不工作,当变压器内部温度升高到设定值时.NTC2阻值就变小.U1@脚的5V基准电压就通过R37、NTC2加到U2的同相端③脚,使③脚电位高于②脚。那么A组比较器翻转,①脚输出高电平,使06正偏导通,风扇得电转动扇风,驱赶变压器内部的热气,使得变压器内部温度降低确保正常工作。

  10.其他说明
  
  本电路主要易损元件是:C6、C7,Ql、Q2、D15、D16等;功率管Q、Q为T0-3PFM封装:整流管D15、D16为T0-3PL封装:SW1为110V与220V输入切换开关(于我国不宜,最好拆除掉以免误操作);外壳为铝台金材料结构,是Ql、Q2和D15、D16的良好散热器;热敏电阻NTC2是安装在变压器T1和电感线圈L1旁边,以便检测两发热件的发热程度而及时做出准确反应。

KDE DE-300-5V型LED广告屏专用电源电路




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