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反激式开关电源设计详细流程


设计反激式开关电源 用 SG6849 设计反激式开关电源
摘要: SG6849 芯片是 SG(System General)公司生产的开关电源专用集成电路, 使用该芯片设计小功率开关电源, 可大大减少外围电路, 摘要: 降低成本,电路可靠性高,且可以不带副边反馈。详细介绍了 SG6849 芯片的工作原理,并基于此芯片设计了一个 5.6W 的单端反激式 开关电源,给出了实验结果。 关键词: 关键词:SG6849;反激;副边反馈

O 引言 开关电源因具有重量轻、体积小、效率高、稳压范围宽等优点,在电视、电声、计算机等许多电子设备中得到了广泛的应用。为了进 一步追求开关电源的小型化和低成本,人们不断研制成功一些新的开关电源集成电路芯片。台湾 SG System General)公司开发的 SG6 849,集内部振荡器、比较器、反馈补偿电路于一体,只需较少的外围元器件,就可构成一个电路结构简洁、成本低、性能稳定、制作及 调试方便的单端反激式开关电源。在负载调整率要求不高的情况下,甚至可去掉副边反馈,进一步减少体积,节省成本。

1 SG6849 芯片功能介绍 1.1 内部结构及管脚功能 SG6849 芯片是台湾 SG(System General)公司 2004 年底推出的 SG684X 系列 PWM 集成电路控制芯片。该芯片具有如下特点:不 带副边反馈的恒压和恒流控制;轻载时工作于省电模式;较低的启动电流和较低的工作电流;65kHz 和 100kHz 的固定频率;较少的外 围元件;输出过流保护、过温保护和短路保护。该芯片采用 S0T-26 或 DlP-8 封装形式,内部结构如图 1 所示。下面就以 DIP-8 封装为 例,说明各管脚的功能。 脚 l(GATE) 门极,用来驱动功率 NOSFET。 脚 2(VDD) 提供芯片的工作电压,当不带副边反馈时,靠 VDD 来提供反馈信息,调整输出电压。 脚 3、5、6(NC) 悬空。 脚 4(SENSE) 过流保护。该引脚也可用于电流模式的 PWM 控制。 脚 7(FB) 为 PWM 控制器的内部比较器提供反馈信息,控制占空比;当不带副边反馈的时候,该引脚开路。 脚 8(CND) 接地。

1.2 SG6849 芯片工作原理 l.2.1 启动电路 图 2 是 SG6849 芯片输入电压 Vin 通过启动电阻 Rin 对电容 Cin 充电,当 VDD 端的电压达到启动电压 VTH(on)时,SG6849 芯片 驱动整个功率部分工作。

当开关管导通后,VDD 由辅助绕组供电,SG6849 的导通-关断电压 UVLO(under Voltage Lockout)分别为 17V 和 8V。 l.2.2 恒压工作方式 SG6849 可以不从副边而从原边反馈来调整输出电压,如图 3 所示。

当 FB 端悬空时,内部的 VDD 反馈比较器将调整 PWM 的输出脉冲。内部的反馈补偿电路将使 VDD 电压维持在 22.7V。输出电压和 VDD 电压值等于辅助绕组和副边绕组的匝比,即

因为辅助绕组和二次侧绕组之间的耦合关系,所以,输出端的电压变化可以通过辅助绕组反馈给 VDD,通过 SG6849 的内部比较, 改变 PWM 的脉冲宽度,从而改变输出占空比,使输出电压保持不变。 当然,如果要精确地控制输出电压,就需要副边反馈电路,图 4 是由集成电压基准 KA431 和光耦组成的副边反馈电路,R1 和 R2 构 成输出分压电路,R3 和 C1 为环路提供补偿,为了提高稳定性,在 FB 和地之间还接有一个较小的 RC 滤波电路。

当带副边反馈时,电压 VDD 必须低于 20V,否则,VDD 的内部反馈电路将作为负载而起作用。相对于不带副边反馈的电路,变压器 辅助绕组的匝数要相应地减少。这样,当副边开路的时候,原边的反馈电路就会起作用,防止 VDD 超过 22.7V。 1.2.3 振荡器和省电模式 SG3849-65 是 65kHz 的固定额率,SG6849-100 是 100kHz 的固定频率,当轻载时,SC6849 将处于省电模式,PWM 的频率随负载 变化而线性的减少,如图 5 所示。FB 端的电流大小决定了省电模式。当负载增大时,IFB 会增大,当 IFB 大于 0.8mA 时,PWM 频率开 始减小,省电模式可以减少重载时的功率损耗。为进一步减少功率损耗,当 IFB 大于 1mA 时,SG6849 将处于触发模式。

2 实验 基于 SG6849,我们设计了一个 5.6W 的反激式高频开关电源,电路如图 6 所示,该电源工作于电流连续模式,输入电压 90~110V 交流,输出电压 16V,最大负载时输出电流 350mA。实验结果如下。

2.1 当带副边反馈时 . (1)电压调整率在额定负载情况下,当输入电压在交流 90~110V 变化时,电路的电压调整率为 SV=△V/VO=0.7%; (2)负载调整率当输入额定电压(AC100V),输出电流在 0~350mA 变化时,电路的负载调整率为 Si=△V/VO=l.2%; (3)效率在额定输入电压带额定负载的情况下,电路的效率 η=83%; (4)保护功能负载电流在 525mA 时过流保护,具备输出短路保护和过温保护功能。 2.2 去掉副边反馈时 当去掉副边反馈后:如图 6 所示,输入额定电压(AC l00V),输出电流在 0~350 mA 变化时,输出电乐 15.3~16.5V,电路的负载调 整率为 Si=△V/V0=4.4%。其他性能不变。 有无副边反馈电路时输出电压随负载的变化关系如图 7 所示。

3 结语 实验结果表明,用 SG6849 设计的单端反激式开关电源,外围电路少,控制简单,整机效率高,可靠性高。在电路只有单路输出,输 出电流小,负载调整率要求不高的情况下,可去掉副边反馈,进一步减少体积,节省成本,提高电路可靠性。


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