当前位置:首页 >> 信息与通信 >>

准谐振式ZVS半桥开关电源的原理及应用


电 视 接 收 ! "# $%&%’"()*
文章编号: (!""#) #""!G%F1! #"G""HHG"%

准谐振式 !"# 半桥开关电源的原理及应用
郑国川
准谐振式开关 电 源 引 起 各 国 的 关

!" 世纪 %" 年代后期, 注。 现在, 准谐振式开关电源已进入国外某些电视设备中。 其 初期产品是利用原有 &’( 驱动器芯片组成的 &’( 控制型 准谐振式开关电源; 目前, 专用于此类电源的 &)( 控制型芯 片已问世。 本文将介绍这两类开关电源的电路原理及应用实 例 (仅说明变换器部分) 。

? 电路分析 ?

图 # 中, 7/# 和 7/! 为相同极性的开关管,两 者 串 联 在 供 电 电 压 87 与 地 之 间 。 为 了 完 成 9: ; .: 变 换 , 7/# 和 7/! 在驱动脉冲的控制下轮流导通。当 7/# 导通时, 供电电源经 当 7/# 的 <, = 极 通 过 负 载 电 路 * 对 :! 充 电 , 其 电 流 为 !#; 供电 电 源 经 7/! 的 < , 7/# 截止时 7/! 导通, = 极通过负载对 两管导通电流以相反的方向通过 *, 因此, 在 * 两端 :# 充电。 形成脉冲电压, 其波形如图 #> 所示。 为了实现两管轮流导通驱动, 半桥式开关电路的驱动脉 冲在时序上是不同的。 由于半波式开关电路的两管极性是相 同的, 因此, 驱动两管导通的脉冲也必须相同, 只是脉冲出现 的时间顺序不同。在时间 "#?"! 期间, 7/# 导通, 7/! 因无驱动 脉冲而截止 (实际电路中还有极低的反偏) ;当 "! 终止后, "$ 开始 7/! 导通, "!?"$ 时间电路中两管均截止,这段时间称之 为死区时间。 设置死区时间的目的是防止 7/# 和 7/! 在截止 与导通的交接处同时导通 (称为共态导通) , 因为一旦发生共 态导通, 供 电 电 压 87 将 不 再 通 过 负 载 电 路 *, 而 直 接 被 7/# 和 7/! 所短路, 将立即使开关管击穿。死区时间设定要根据 不同的开关管和不同的脉冲频率而定。对于双极管, 因为其 少数 载 流 子 的 存 储 效 应 , 即使驱动脉冲已截止 (即 已 到 "! 之 后) , 三极管的导通状态还会有少许延迟。 这种延迟随工作频 率的 升 高 而 增 大 , 以 致 造 成 "$ 开 始 时 7/! 已 导 通 , 但 7/# 尚 未完全截止。故采用双极管的开关电路, 目前其工作频率的 如果采用 (3, )64 开 关 管 , 虽无滞后效 极限是 @"?@- ABC, 应, 但当工作于较高频率时驱动脉冲的下降时间不可能是一 条垂直于 # 轴的直线, 也有共态导通的可能, 因此, 有必要 设置死区时间。半桥式开关电路, 不但对驱动脉冲的波形提 出上述要求, 而且由于电路结构的特殊性, 两组驱动脉冲的 参 考 电 位 点 也 不 同 。 7/# 和 7/! 相 串 联 的 结 果 , 7/# 的 发 射 极电位等于 7/! 集电极电位。 而两组驱动脉冲的参考点必须 是 7/# 和 7/! 各 自 的 发 射 极 , 因此, 要求前级电路提供相互 隔离, 且其隔离抗电强度要大于供电电 压 的 # ; ! 。在 半 桥 式 开关电路的应用中, 历来必须配置驱动脉冲变压器 (此 类 电 路在计算机主机开关电源中一直延用至今) ,其任务是使驱 动器与开关管的输入电路达到阻抗匹配, 使开关管得到正常 的驱动脉冲。 由于该变压器工作于 !" ABC 以上的脉冲状态, 对其分布电容、 漏感都有严格的要求, 同时为了使开关电路 效率得以提高, 还必须使两管的驱动脉冲完全对称。在脉冲 状态下要达到此要求是比较困难的, 这就是人们长期对半桥 式、 桥式变换器敬而远之的原因。

#

*+, &)( 半桥式开关电源
以往电视机的开关电源为单端变换器, 它受单个开关管

最大功耗、 变换器效率等诸多因素的限制, 其最大输出功率 由单端变换器组 只有 #"" ’ 左右。随着半导体器件的发展, 成的开关电源的功率极限值可扩展到 #-" ’。但其可靠性、 造价等均难以满足使用要求。现在, 电视机已进入大屏幕多 这是单端式开关电源难以 功能时代, 其 功 耗 已 超 过 !"" ’, 胜任的。究竟宽屏彩电、 背投影彩电应该采用哪一类电源供 电, 成为急需解决的问题。 在此情况下, 索尼公司推出了 ./0 开 # 机芯,其中首次将半桥式开关电源用于彩色电视 机 中 , 辟了大功耗彩电及其家用电器开关电源的新路, 不仅采用半 桥式变换器, 还将 !" 世纪 1" 年代末处于理论探索阶段的准 谐振式频率控制稳压技术付诸实践, 组成准谐振式半桥开关 稳压器。下面首先对此开关电源的各项新技术予以介绍。 准谐振式半桥开关电源的基本原理 半桥式开关电路实际上就是推挽电路的变形电路, 其两 管的供电是串联连接的,而对负载电路而言又是并联的, 其 原理类似于线性放大器的 345 电路。 由于 (3, )64 开关管 的普及, 使开关管的并联连接变得极为简单, 因此, 半桥式变
换器还在一定领域内代替了驱动电路复杂的全桥式开关电路。

#2#

(# ) 半桥式开关电源的原理及对驱动电路的要求 图 # 为典型半桥式开关电源的示意图。

图#

半桥式变换器示意图

!" 世纪 1" 年代末期,美国 DE 公 司 在 开 发 日 光 灯 电 子
镇流器驱动电路中, 同时还开发出具有不同参考点的两组驱 动输出集成电路, 该两路输出之间的抗电强度 可 以 达 到 F"" 电视技术

定稿日期: !""#G"-G#F

责任编辑:刘伯义

!""# 年 第 #" 期 总 第 !$! 期

HH

电 视 接 收 ! "# $%&%’"()*
, ,用于驱动 ##! , 市电下的半桥开关有足够的隔离度。驱
动脉冲的时序、 死区时间均由集成电路内部设定, 其输出端 可以直接驱动 -./ 01) 开关管。此项技术经各半导体器件 公司采用后,开发出了用于它激半桥式开关电源的驱动器。 目 前 用 于 开 关 电 源 的 单 片 半 桥 式 驱 动 器 , 如 /)234$$!# 5 ( 本文中准备介绍的) , 以及 -*$$!#6 和 72#""# 的组合, $#!# 与 此 相 似 的 -*26"6#, 893#"#3":: 等 ,都 已 被 用 于 宽 屏 彩 电和投影机的开关电源中。半桥式开关电路不仅效率高, 而 且对使用标准的 ##! , , #;! , 市电地区还具有独特的优 点 , 即开关管关断时加在开关管两端的电压仅为市电整流电压 的 " 5 #, 因此, 对开关管承受反压的要求降低了。例如 ##! , 供电地区,对半桥式开关管反压要求 ;!!<6!! , 已足够, 相 对地提高了开关电路的可靠性。 同时半桥式开关电路输出的 波形是相位 "=!> 的 对 称 波 形 ,在 脉 冲 变 压 器 次 级 整 流 电 路 中可以采用全波整流或桥式整流, 可以进一步提高变换器的 效率。 (# ) 谐振式开关电源的原理 至此之前, 所有开关电源的输出波形均为脉冲波。 因此, 开关电源的最大缺点就是高次谐波的波纹成分难以彻底消 除 。另 外 开 关 管 的 导 通 5 关 断 过 程 均 在 大 电 流 状 态 下 进 行 , 开 5 关损耗比较大。#! 世纪 =! 年代末, 国外提出了谐振式开 关电源的设想, 其基本原理是: 开关变换电路输出的脉冲波 不直接向负载供电, 而作为谐振回路自由衰减振荡的能源补 给, 经 过 谐 振 电 路 的 %* 能 量 转 换 过 程 , 使脉冲波变成正弦 波。 无论串联谐振还是并联谐振, 都可以达到上述目的。 一般 家用电器中, 开关电源输出电压与市电整流电压相比均为降 压型, 所以采用串联谐振更合理。串联谐振电路又称电流谐 振, 其示意图如图 # 所示。 或 &* 5 ) ) ; 其二, 当 谐 振 状 态 时 & %?& *, 因为两者相位相反, 负载电路的理论阻抗为零, 实 际 上 是 负 载 电 阻 反 映 到 %* 回 路的纯电阻值。此值远小于 & % 或 & *, 因此, 造成负载电流过 大, 势必损坏开关管。所以一般谐振式开关电源的驱动脉冲 频率 %" 取小于 !AB6%!,即外 加 脉 冲 频 率 低 于 %* 回 路 的 谐 振 频率。 由于此点正处于谐振曲线的左侧, 因此, 利用此点的斜 即可 率, 只 要 在 %" 小 于 !AB6%! 的 范 围 内 改 变 驱 动 脉 冲 频 率 , 控制电感 % 的电压 !%。因为谐振式开关电 源 并 不 工 作 在 完 全谐振的状态, 所以只能称为准谐振式开关电源。 很明显, 用 脉宽控制的方式其稳定输出电压效果并不理想。 因为即使脉 宽已经变化, 谐振电流也并不能随驱动脉冲下降为零而同时 变为零。改变脉冲宽度, 只 是 改 变 %* 谐 振 回 路 补 给 能 量 的 多少, 至多只能控制其振荡波形和衰减速度。所以脉冲宽度 变 化 在 谐 振 式 开 关 电 源 中 ,与 输 出 电 压 不 为 正 比 关 系 。 自

"C=B 年以来,对谐振式开关电源的稳压控 制 一 直 处 于 探 讨
阶段, 直至目前, 实用电路中采用比较多的 (包括本文介绍的 几种实用电路) 控制方式还是以频率控制为主、 脉宽变化为 辅的方式。因为频率的变化必然使脉冲宽度随之变化, 但并 不构成稳定电压的主要因素。 通过频率控制改变输出电压来实现稳压效果的原理可 以用谐振曲线予以说明。图 $ 为典型的 %* 串联谐振回路的 谐振曲线。其 & 轴为变换器输出脉冲的重复频率, * 轴为电 感 % 上的电压 !%。为了通过改变驱动脉冲 的 频 率 控 制 输 出 电压 (谐振回路的电感 % 实际上是脉冲变压器初级有效电感 量, 所 以 !% 和 脉 冲 变 压 器 输 出 电 压 成 正 比 ) , 准谐振式开关 电源将它激驱动器的脉冲输出频率 %" 设置为 !AB6%!。当开关 电源输出电压升高时, 稳压控制系统将锯齿波触发脉冲频率 使触发器输出频率下降, 将工作频率位于谐振曲线 %" 下 调 , 脉 冲 变 压 器 初 级 电 压 由 !%" 降 低 为 !%#, 开关电源输出 D 点, 电压 降 低 ; 当开关电源输出电压降低时, 控 制 系 统 使 %" 上 升 到 ’ 点, !%" 也 上 升 为 !%$, !% 的 升 高 使 输 出 电 压 上 升 ,以 维

’(" * ) ’(# % +

持电压的稳定。
!%
负载减小谐振曲线

!%"&

# $ "
额定负载谐振曲线

图#

电源谐振型变换器

!%$ !%" !%#

若 不 作 定 量 分 析 ,会 认 为 图 # 是 普 通 的 半 桥 式 开 关 电 源, 其中 * 是耦合电容, 但如果 * 和 ) 的初 ) 为脉冲变压器。 级电感 % 的 自 然 谐 振 频 率 %! 接 近 ’(", ’(# 输 出 脉 冲 的 频 率 电路的性质起了根本变化。 当 %"?%! 时, 谐振回路阻抗中 %" 时, 电抗部分 & *?& % 相抵消, 总阻抗只等于变压器 ) 的次级负载 电阻反映到初级的等效电阻。此时谐振回路电流最大, 因而 电感 ’ 上的压降也最大, 同时 !% 和 !* 的值 不 等 于 @", @# 输 出脉冲的值, 而是各为其 ; 倍。 正因为串联谐振的上述特性, 谐振式开关电源不能工作于谐振状态。其一, 谐振状态的谐 振电流不易控制,它只取决于谐振回路的 ( 值 (也即 & % 5 ) 图$
%" %! %

频率变化对输出电压的关系

很明显, 谐 振 式 开 关 电 源 尽 管 谐 振 曲 线 以 %! 为 准 , 左右 是 对 称 的 , 但 不 能 将 基 本 频 率 % " 设 置 为 右 侧 对 称 点 % "?

"A#6%!,即曲线左侧的 * 点,因为准谐振状态实际是失谐状
态。 * 点设为基本频率后, 当输出电压降低时, 为使 !% 升高 控制系统必须使 %" 降低。从谐振曲线上看, * 点频率降低后 使 !% 升高, 但是在失谐的 %* 回路中, 当 %" 降 低 时 * 的 容 抗

B=

电视技术

!!!" 年 第 "! 期 总 第 #$# 期

电 视 接 收 ! "# $%&%’"()*
因此反而使 "& 减小, 抵消了控制 ! % 增大, & 的感抗 ! & 减小, 频率变化的稳压效果。在有负载的谐振回路中, 由于负载构 成了谐振回路的阻尼电阻, 因此, 使谐振回路的 # 值较低, 谐振曲线比较平坦, 使频率变化对输出电压的变化控制能力 减弱, 再经 ! %, 这种控制能力更弱。 ! & 阻抗变化的抵消作用, 因此, 准谐振式开关电源都必须工作在谐振曲线的左侧 (即 , 使输出电压降低时频率升高, $#’"()*$") ! % 减小的同时 ! & 增 大 , 使 "& 变 化 的 斜 率 更 大 。 事 实 上 现 有 的 此 类 器 件 , 如 关管的损耗。 半桥式开关电源的主体为自激振荡调频稳压的 新型厚膜电路 -./01$$"!。 (# ) -./01$!"! 2 $$"! 的特点及功能

-./01$!"! 2 $$"! 系列它激驱动器,其 内 部 由 两 大 部 分
组成: 其一, 它激脉冲产生和控制电路为集成化芯片; 其二, 少数外围元件和两只 +;- <=. 开关管为厚膜式结构。其内 部结构如图 : 所示。图中虚线内为集成化芯片, 虚线外为厚 膜工艺构成的外围元件。
+ 5 ’ % $ # " ! &
超 温 保 护 超 压 保 护 启 动 电 路

+%$$"!*,, -./01$$"! 2 $!"! 以 及 +%/*#*! 等 均 依 此 关 系
设计。 将 $# 设置于 "()*$",使开关电源在稳压控制系统不工作 时有高于额定电压的输出电压。加入稳压控制系统以后, 将 当由于外加市电整流电压降低, 负载电流增 $# 控 制 于 "(*$", 大使输出电压降低时, 稳压控制系统控制驱动电路使其振荡 频率升高, 保持输出电压不变; 当输入市电电压升高或负载 电流减小使输出电压升高时,控制电路使 $# 进一步降低, 以 使输出电压稳定。 谐振式开关电源有着明显的优越性, 首先是使开关电源 的波形得到改善, 即使不是完全标准的正弦波, 也能在很大 程度上接近正弦波, 而无陡峭的脉冲尖峰, 这对降低脉冲幅 射干扰是极为有利的。 由于波形失真的程度取决于谐振回路 的特性, 因此, 当负载电流反映到谐振回路的等效电阻 %3
# 2! (& ’ ( ) 时, 谐振回路处于过阻尼状态, 其 波 形 为 "45"6 和 !

驱动

A#

B#

+ 4 ’

稳压 及 使能 控制

锁 存 器

基 准

控 制 逻 辑

% ( ’
驱动

+ 3 ’
过 流 保 护 频 率 调 制 振 荡 器

B! A! + * )

+ 2 )

不对称的正弦波 5"4#7"6 波形 衰 减 斜 率 大 于 "45"6 5"4#7"6 ,
# 2! 的波形上升斜率, 当 % )! (& ’ ( ) 时, 使谐振电路处于欠阻

尼状态, 其波形的不对称现象有所改善。因为 % 的大小实际 上是负载电流的大小, 所以谐振式开关电源的设计应按输出 功率选择 &% 的比值及参数。其 次 , 谐振式开关电源使开关 提高了开关电源的效率。 由于 管的导通 2 关断损耗大为减小, 谐振式开关电源 永 远 工 作 于 $#8$" 的 范 围 内 ,因 此 开 关 管 关 断的是谐振电流的过零而不是驱动脉冲的过零。 当谐振电流 过零的瞬间, 因开关管漏、 源极不能形成回路, 迫使其关断, 下一个周期开始后开关管再导通 (理论上称其为零开关) 。 实 际上虽不如理论上说的开关损耗为零,但确实损耗极小, 由 于阻尼谐振状态波形为准正弦波, 开关电源的脉冲干扰也大 为减小,加上有源滤波电路,目前纹波系数可以做到

1

0

/ .

% # ) % ,

图:

-./01$!"! 2 $$"! 的内部图

两者组合后的厚膜电路, 包括了它激调频式开关变换电 路的所有功能。 为了简化外电路, 其中采用一系列新技术, 其 特点更突出。 其内部由施密特触发器构成 ! 为了输出它激驱动脉冲, 脉冲发生器,利用外电路的定时电容充 2 放电过程形成锯齿 波对其进行触发。控制定时电容的充电速率, 可控制输出脉 冲的重复频率。为了使振荡稳定, 由厚膜电路内部的基准电 压对电容器进行充电。 频率调制电路是控制定时电容的充电 速度, 以改变输出脉冲的频率稳定输出电压。

" ( """ "* 以下。 #(! !"# $%& 开关电源的实例
大屏幕彩电的功耗增大, 是其开关电源故障率增高的重 要原因之一。在 !!" 9 , 单端式 开 关 电 !:" 9 的高市电地区, 源中, 开关管的反压近于器件的极限值, 加上单端式开关电 源的输出功率、 效率的限制, 使开关管的功耗也近于极限值。 因此, 只要降低开关管的工作电压, 提高开关电源输出功率 的裕量, 即可降低故障率。 东 芝 !5*" 率 先 采 用 了 前 述 半 桥 式 调 频 开 关 稳 压 器 , 首 次使彩电开关电源打破了惯用的单端式局限。 为了进一步提 高开关电源效率, 该电源中还采用了串联谐振电路, 使开关 电源的波形同时得以改善, 减小了脉冲高次谐波的辐射和开

" 厚 膜 电 路 的 供 电 向 内 部 提 供 启 动 和 工 作 电 压 。 -./0
启 动 期 间 电 流 小 于 #" >? , 进入 1$!"! 2 $$"! 为 低 功 耗 启 动 , 工作状态后为额定工作电流, 因此, 可以用功率较小的电阻 向其提供启动电压。一旦启动后, 则由开关电源本身提供工 作 电 压 。供 电 电 路 还 设 有 超 压 保 护 电 路 。当 供 电 电 压 超 过 超压保护电路动作, 通过锁存器 使 触 发 器 关 断 输 出 !! 9 时, 脉冲。 另外工作电压还经内部稳压器向芯片各功能部分提供 稳定的工作电压, 同 时 产 生 *(# 9 的 基 准 电 压 , 向各保护电 路和锯齿波产生电路提供基准电压。

# 芯 片 内 部 还 设 有 超 温 保 护 。 当 芯 片 温 升 超 过 #$*@

电视技术

!""# 年 第 #" 期 总 第 !$! 期

)5

电 视 接 收 ! "# $%&%’"()*
时, 通过锁存器关断触发器的输出脉冲。 对 %&’ 类 厚 膜 电 路 的 超 温 保 护 有 其 特 殊 意义。 因为该系列厚膜电路前后级共用中间散 热器, 如果装配过程中中间散热器 (厚 膜 电 路 的背面)未与外附散热器保持良好的接触, 工 作中会使芯片温度迅速上升, 开关电源将保护 性无输出。 内设 ! 为 了 驱 动 两 只 ()% *+& 开 关 管 , 逻辑电路交替输出两路脉冲宽度固定的脉冲,
,:!" %&’78$$!# ’:;" ’ ( ) * + , # $ ! # % ! # & ! # . ! # / ! # 0 ! # 1 ! # C 2 ! # 3 ! =:;# <:;# A:/0 ’:;# A:;# ’:/! =:/! =:;/ ’:;; =:;> <:;> A:/# C =:;; C =:;9 ?@:/# =:;# ’:;/ ’:/> ’:;$ A:/; ’:/" ’:;: C A:;> # ’:;> ? <:;" ’:/# =:/; C A:/: ?@:;# D
稳 压 电 路

C$

’:// A:/"

’:/: ’:/; ?@:/> ’:/0 ?@:/$

轮流驱动 ,", 其脉冲宽度 !)(导通时间) 等 ,#。 于脉冲变压器初级电流的半个正弦波周期。 而 脉冲频率受锯齿波触发频率的控制, 随负载和 电源电压而改变。 当负载电流增大或电源电压 降低使输出电压降低时, 频率调制电路受控使 锯齿波频率升高, 使 "" 向 !./0"! 移 动 , 输出电 压升高。为了省去驱动变压器, 逻辑电路输出 的两路脉冲是相互隔离的, 且两路之间还设置 了 ".# "1 的死区时间,实现导通状态的互锁。 如 ," 截止后, ,# 必须要等到延迟时间达到 ".#

&:;#
负 载 电 路

=:;:

$ >

; !.;: " :!! B

"1 才能导通,以避免半桥 电 路 的 共 态 导 通 损
坏开关管。 图0 开关电源的初级电路

# 芯 片 内 驱 动 电 路 设 计 专 用 于 驱 动 ()% *+& 管,因而工作频率可以选择在 0! 234 以上 。频 率 的 提
高, 使变换器的效率进一步提高, 同时开关电源的体积也可 以进一步减小。为了驱动半桥式开关电路, 高端驱动器的供 电端单独引出, 以在外电路加入自举升压电路, 使高端驱动 器的供电近似为 # 倍 # 55。 可通过频率调制电路关断振 $ 芯片内还设有控制电路, 荡器的输出。此功能既可用于保护, 也可用于外电路控制振 另外还可实现电路的软启动, 使开机后输出 荡电路的开 6 关; 脉冲的频率缓缓上升, 以减小开关管的开机冲击电流。 (# ) — —东 芝 #90! 型 彩 电 的 开 %&’78$$!# 的 应 用 电 路 — 关电源初级开关电路 的次级电路。当开关电源输 出 电 压 升 高 时 , 取 样 电 路 使 ,:;# 初级发光二极管电流增大, 其次级等效电阻减小, 使 第)脚 电压降低, 锯齿波频率降低, 开关管驱动脉冲频率也降低, 此 时 "" 距 "! 更远, 开关电源输出电压降低。第 * 脚外接定时电 阻 ’:;/ 和 ’:/>,定时电阻 ’& 与定时电容 =& 共同设定触发器 输出脉冲的基本频率 (即 !./0"!) 。第 ! # 脚功能与振荡输出频 $ 率 的 关 系 与 第)脚 完 全 相 同 , 当此脚电位升高时, 驱动脉冲 (>.$ 频率升高, 开关电源输出电压升高, 电路中通过电阻 ’:;$ 引 入)脚 电 路 , 同 时 还 经 电 容 =:;; ("! "*) 接地, 开机瞬 2+) 间 =:;; 两 端 电 压 为 零 , 随着充电过程呈指数曲线上升, 第! # $ 脚电压也随之上升, 输出驱动脉冲的频率也缓慢升高, 以免 开机瞬间 "" 立即为 !./0"! 而使开关管产生极大的冲击电 流 ,

#90! 型的开关电源电路较为简单 ,其 初 级 电 路 由 半 桥
式驱动器 ,:!" 和 &:;# 组 成 外 围 电 路 (见 图 0 ) 。但 %&’78$$!# (,:!") 在此开关电源中并未按推荐标准电路使用, 以下是其 各脚功能及实际应用。 第 % 脚为高端开关管的漏极端, 通过防止寄生振荡的小 电感 <:;$ 接入市电整流器的正极。第 &#! # 脚为空端。第 ’ " 脚为高端开关管的栅极, 通过小电感 <:;" 从第 ! 脚引入高端 驱动脉冲。第 $ 脚为前级电路共地端。第 ( 脚为内部锯齿波 发生器, 外接锯齿波形成电容 =:;#, 由内部基准电压向 =:;# 充 电, 充电速度决定锯齿波的频率。第 ) 脚为驱动脉冲频率控 制端, 内 部 基 准 电 压 与 =:;# 之 间 设 有 电 流 控 制 电 路 , 当 第) 脚电压升高时 =:;# 的充电电流最大, 使锯齿波频率升高。当 第)脚 外 接 对 地 电 阻 值 减 小 时 , 内部控制电 )脚 电 压 下 降 , 路使 =:;# 充电电流减小, 充电周期延长, 使频率降低。 利用此 特点 , 同 时 还 在 第 ) 脚 外 接 入 了 电 阻 ’:;> 和 光 电 耦 合 器 ,:;#

’:;$, =:;; 的 充 电 电 路 时 间 常 数 设 定 该 驱 动 器 的 软 启 动 时 间 。
第! 该端电平通过频率控制电 # 脚为振荡部分的使能控制端, % 路控制触发器的输出。 当高电平时, 触发器受锯齿波触发, 输 出正常的驱动脉冲。 低电平时, 锯齿波充电电路关断, 触发器 无输出。该电路中还利用此端功能作为保护电路。第 ! # 脚为 $ 市电整流电压欠压保护。 ?@:/$ 为开关状态, 其通 6 断 受 控 于

?@:/>。 市 电 整 流 电 压 由 ’://, ’:/: 分 压 , 经 稳 压 管 A:/" 接 入 ?@:/> 的基极。当输入市电电压在 "!! B 以上时, ’:/: 的分 压
值使稳压管 A:/" 反向击穿, ?@:/> 导通, ?@:/$ 截止,触发器输 出正常的驱动脉冲。如果输入市电电压在 "!! B 以 下 , A:/", 第! ?@:/> 都截止, ?@:/$ 由 ’:/0 得到正向偏置而导通, # 脚电位 % 等于 ?@:/$ 饱和压降的低电平, 内部触发器无驱动脉冲输出, 开关电源呈欠压保护状态。第 ! # 脚为前级供电端。内设供电 & 超压保护。 启动电路经内部稳压器向集成化芯片部分提供工

:!

电视技术

!!!" 年 第 "! 期 总 第 #$# 期

电 视 接 收 ! "# $%&%’"()*
作电压和基准电压, 同时通过厚膜电路部分的连线向低端驱 动器提供工作电压。 第! # 脚经限流电阻 01’# 从市电整流器得 " 到启动电压, 电路启动后, 开关变换电路得到驱动脉冲。 脉冲 变 压 器 (1’! 绕 组 !" 的 感 应 脉 冲 经 21’- 整 流 , &1’1 滤 波 输 出 约 #1 3 电压。此电压经调整 管 *,14! 和 #) 3 稳 压 管 214! 组 再 向 第! 成的串联稳压器, 输出稳 定 的 #-5$ 3 电 压 , #脚 提 供 " 工作电压。由于 01’# 限流后启动电压低于工作电压, 工作状 态 01’# 中无电流通过, 启动电阻退出电路。第 ! # 脚为低电位 $ 端驱动输出端。经外接小电感抑制脉冲尖峰后, 由第 ! # 脚进 % 入厚膜电路内低端开关管 6! 的栅极。第 ! # 脚为过流保护取 & 内部电路关断驱动脉 样输入端。当此脚电压超 过 "5’ 3 时 , 冲输出。 其推荐电路是在低端开关管源极与市电整流输出负 极之间串联接入小阻值取样电阻 (小于 # # ) , 当开关 电 路 过 流时, 取样电阻上的压降 大 于 "5’ 3 时 开 关 电 源 保 护 。该 电 源中利用此功能完成市电整流电压超压保护和开关脉冲超 压保护。 在输入市电超压保护电路中, 由电阻 014! 和 01’’, 014" 将市电整流电压分压后引入第 ! # 脚。另外将 (1’# 初级谐振电 & 容 &14" 上 的 谐 振 电 压 "& 经 电 容 &1’- 加 到 分 压 电 阻 014" 上 , 无论输入市电超压还是由于稳 因而 014" 上压降为两者之和, 压环路频率控制系统失控 (使 ## 接 近 #") 使 "& 大 幅 升 高 , 014" 上压降都将超过 "5’ 3 , 使开关电源保护性停止工作。 第! #脚 ’ 为低端开关管的源极,与地之间接入开关电流取样电阻, 以 实现过流保护。第 ! 经 # 脚为半桥式开关电路的脉冲输出端, (
/ !# !#% !! !!% !# !! !#% !!% * *,! (’"") . *,# &’"$" + *,*,$

图’

桥式开关电路示意图

此 时 输 入 的 直 流 电 压 通 过 导 通 的 *,!, *,$ 加 在 桥 路 的 + , * 两端, 并通过 (’"") 初级绕组 # , 电流 从 + 点 流 $ 对 &’"$" 充电, 向 * 点 , 使 &’"$" 上 电 压 逐 渐 升 高 。 当 !#DC!! 的 死 区 时 间 , 产 *,!, *,$ 截止后,因为 (’"") 初级绕组中的电流不能突变, 使 &’"$" 继续充电。 &’"$" 上的电压 生了 # 正 ! 负的感应电势, 极性为左负右正, 在 !!C!!D 时间内, *,#, *,- 基极开始出现正 脉冲而导通, 直流电压通过 *,#, *,- 加在桥路的 * , + 两端 , 对 &’"$" 进行反向充电 (%& > ,电流从 * 点 流 向 + 点 ,相 当 于
!

与 *,#, 使流 &’"$" 放 电 。由 于 *,$, *,-, *,! 轮 流 导 通 E 截 止 , 因此, 实现了交流 E 直流变换。 过 (’"") 初级的电流方向改变,

!#DC!! 的 死 区 时 间 , 即 *,!, *,$ 导 通 / 截 止 后 使 *,#,
防止 *,!, *,- 的导通延迟时间。延迟的目的是, *,$ 存储 效 应引起的延时关断造成桥式电路四臂的共态导通。 发生共态 导通, 将使市电整流器的电压经桥式四臂短路, 必然引起开 关管及外围元件大面积损坏。该电源中, - 只开 关 管 都 采 用 基本上无滞后效应, 设置死区时间是为了防止 ;?@ AB( 管, 外电路元件参数变化引起脉冲波形失真, 一旦矩形脉冲下降 沿出现延时, 也会引起共态导通。 图 ’ 中, 要求 - 只开关管有 时序不同的正向激励脉冲, 同时, 除 *,!, *,- 发 射 极 为 等 电 位以外, 其 $ 组之间 (*,#, 的发射极均为不 *,$ 和 *,!, *,-) 同的电位点。作为激励电路, 提供给各管的驱动脉冲必然以 发射极为基准点, 所以驱动桥式开关电路必须有 - 组独立的 驱动输出, 其中只允许两组有共同的基准点。 正因为如此, 自 从桥式开关电路被应用以来, 无论采用何种驱动电路, 在驱 动电路输出和 - 只开关管之间必须配置输入脉冲变压器, 以 分别向 - 只开关管提供独立基准点及时序不同的驱动脉冲。 同时, 脉冲变压器完成驱动器输出阻抗与开关管输入阻抗的 匹配。 对工作在 !"C-" FGH 的超音频范围内制作输入脉冲变 压器, 要使其初 E 次级之间的漏感、 分布电容极小, 同时无论 是集总参数, 还是初级与任一次级分布参数要做到完全平衡 是极为困难的, 一旦输出驱动脉冲不平衡, 即会出现对臂开 关 管 承 担 电 压 值 ,失 衡 将 导 致 开 关 电 压 高 的 开 关 管 首 先 击 穿。 从图 ’ 中可以看出, 发射极 *,# 与 *,-, *,! 与 *,$ 基极、 之间电位差为市电整流电压的 # E ! , 因而要 求 - 组 驱 动 电 路 之间的耐压也必须满足此要求。正因为此难点的存在, 虽然 桥式开关电源的理论、 生产工艺早已成熟, 但应用并未普及, 只 在 # )"" : 以 上 或 要 求 较 高 的 (主 计 算 机 主 机 电 源 ) 情况 下才迫不得已采用。

71’! 接入脉冲变压器的初级绕组 $ 端。初级绕组另一端 (%
端) 经电容 &14" 接共地。(1’! 的初级绕组电感量 7 与 &14" 构成 串联谐振电路, 其谐振频率为 #"。第 ! # 脚为高电位端驱 动 器 ) 的输出端。 高端驱动器输出的参考点为 6# 源极和 6! 漏极的 连接点。为了驱动半桥电路, 高端驱动器驱动输出端的直流 电位应比低端驱 动 器 电 位 高 出 $ 88 值 (指 ! #脚 的 低 端 驱 动 器 " 供电) 。因此, 电路中高端驱动器的供电端 ! # 脚由 21’! 和 &14) ) 组成自举升压电路, 使高端驱动器供电电压近似为 ! 倍 $ &&。

!

9:; 控制型谐振式全桥开关电源
在索尼公司的 0,<! 机 芯 投 影 机 中 , 更进一步采用了准

谐振的全桥式变换器器, 并且采用 常 见 的 9:; 驱 动 集 成 电 路。以下仅就其变换部分特点予以介绍。

!5# !"#$ 机芯的开关电源特点
该机芯的主开关电源采用全桥式变换器, 前级驱动电路 采 用 =&’""(=0$;"!) , 驱 动 级 为 两 半 桥 驱 动 器 =&’""$ (=0!##!> 和 =&’""4 (=0!##!) , 桥式变换器的 - 个臂采用 - 只高反压大 功 率 的 ;?@ AB( 管 6’""4, 6’""1, 6’"#-, 6’"#), 其 型 号 为

(0A#4--, 。桥式变换器多用于工业 )"" : 以上的开关电源
中, 在家用电器中极少采用, 故本文重点介绍该电源中的特 殊电路。 (#) 它激式桥式变换器的工作原理及对外围电路的要求 该机芯的电源桥式变换器电路如图 ’ 所示。 从图 ’ 中可看出, 在 !#C!#D 期间, *,!, *,$ 基极加有正向 驱动脉冲, 因而进入导通状态, 而 *,#, *,- 则保持截止状态。

电视技术

!""# 年 第 #" 期 总 第 !$! 期

1#

电 视 接 收 ! "# $%&%’"()*
(# ) 新颖的集成化桥式开关电路的驱动器 近年来, 集成电路技术的发展, 成功地解决了半桥 % 全桥 电路的驱动问题。其基本原理是, 驱动脉冲发生器输出的两 路时序不同的脉冲,先送入集成化驱动器中进行电平移位, 然 后 再 触 发 &’ 触 发 器 , 使之输出矩形波, 经驱动放大后再 输往半桥式开关电路。由于两组触发器、 驱动放大器有不同 因此, 可以直接 的供电端和参考点, 且可承受 (!! ) 的耐压, 驱动半桥式开关电路。集成化驱动器的内部, 将另一组输出 脉冲经过延时处理, 即设定死区时间。 但是, 目前这种半桥式 驱动器均设计成 用 于 驱 动 *+’ ,-. 管 , 一则其所需驱动功 率较小, 属电压驱动, 驱动器本身无须功率输出; 二则此类驱 动器设计均为半桥驱动电路, 用于全桥式开关驱动则必须使 用两只对称接入电路。 为了使 / 组输入满足桥式开关驱动脉 冲的时序关系, 两组驱动器输入脉冲相位必须是相反的。 ($ ) 脉冲调宽与准谐振技术的应用 零开关准谐振式开关电源属近年来的新技术, 其基本原 理是, 采用频率控制技术改变谐振电路输出电压的方式来稳 定输出。该机芯采用 01* 的稳压控 制 方 式 , 为零开关准谐 振式开关电源, 它不属于谐振式开关电源的范畴。 该电源中, 经过桥式变换器输出的双向矩形脉冲, 脉冲的重复频率是不 变的。此频率 !! 由脉冲发生器的 &2 电路设定。输出的交变 脉冲,加到由 脉 冲 变 压 器 .(!!3 初 级 电 压 和 电 容 2(!$! 组 成 的 串联谐振回路两端。为了避免谐振阻抗 4 为零, 选择 !" 时可 不 大于或等于谐振回路的自然频率 !!。但由于 !" 是固定的, 可能调整其频率改变谐振电 路 5 或 2 上 的 电 压 ,因 此 加 入 了 2(!$!, 使之构成串联谐振回路。在此类开关电源中, 加入 一是, 即 使 !"!!!, 相当于谐振回路失谐 2(!$! 的 作 用 有 几 点 : 状态, 只要不使 !" 位于谐振曲线之外, 即可以使电感 (.(!!3 绕 组 ", $ 的 电 感 )两 端 的 电 压 "5 大 于 加 在 52 回 路 两 端 的 电 压值, 通过准谐振状态提高电源的频率; 二是, 开关电路的负 其中 5, 载是 & , 5, 2 电路, 2 是上述两元件构成的谐振回路, 波的高 次谐波含量被大大减小,对开关电源的各项性能改善 均有利。 该机芯的桥式变换开 关 电 源 , 通 过 馈 给 52 回 路 的 脉 冲 宽度控制输出电压。 因为当输出脉冲宽度越窄, 52 谐振电流 的衰减越快, 输出的波形实际上是不连续的; 当脉冲宽度增 大时, 谐振回路电流的能量补充时间延长, 而脉冲宽度越宽, 通过 .(!!3 绕组 " , 相当于增大了 $ 的电流越趋于连续的波形, 输出电流的占空比, 根据时空平均值分析, 其输出电压势必 升高。实际上, 谐振式电源的 01* 稳 压 控 制 不 如 频 率 控 制 效果好。因为 01* 控制状态谐振回路电流不仅取决于脉冲 采 宽度, 且与负载电流关系甚大 (该电源输出功率仅 "(! 1, 用桥式电路使输出有较大的裕量, 可以相对减小负载变动的 影响) 。这种 01* 方式的谐振式开关电源的优点是, 可以使 用多年来常用的 01* 型它激式电源驱 动 器 (如 该 机 中 和 广 泛用于 02 机主机开关电源中的 6&$*!# ) 。而频率控制的此 类开关电源中, 则必须采用专用集成驱动器。

#7#

主开关电源工作原理及器件介绍 该机芯中, 主电源由驱动稳压控制、 脉冲转换、 桥式开

关、 待机控制、 保护等电路组成。 (" ) 它激式驱动 % 控制电路的组成— — — 6&$*!# 简介 该电源中, 为了向开关管提供驱动脉冲, 采用它激式驱 动控制电路 6&$*!# ( 常用于计算机主机电源中) 作为振荡器 产生可控脉宽的信号源 (其内部功能框图如图 8 所示) 。 62(!!/ (6&$*!# )内部包括独立的振荡器、 死 3 ) 基准电压产生器、 区时间比较器、 9 触 发 器 和 控 制 振 荡 脉 冲 宽 度 的 比 较 器 :" 及用于保护电路的比较器 :# 等等。振荡器由外接 &2 电路 产生固定频率的锯齿波振荡脉冲, 为了稳定振荡频率, 定时 电容由 3 ) 基准提供充电电流源,死区时间由外接电阻设 定。 振荡器产生的锯齿波, 经触发器输出矩形波。 该矩形波的 脉 冲 宽 度 受 控 于 62 内 部 设 置 的 两 组 电 压 比 较 器 的 输 出 电 压, 无论哪一只比较器输出电压升高, 输出驱动脉冲的脉宽 将减小, 当比较器输出电压超过一定阈值时, 将关断触发脉 冲的输出。 经过脉宽控制的输出脉冲, 按时序不同的顺序和设定的 死 区 时 间 , 在 62 内 部 经 两 只 ;0; 三 极 管 作 < , = 极开路输
# + ! &(!3! 9 ? , 2(!$$ . / 0 :" 1 ! # " :# # 2 !
脉冲 发生器

& 是 .(!!3 次级负载电流反映到初级的直流电阻,它构成 52
谐振回路的并联衰减电阻。每当一组矩形脉冲加到 52 回路 两端时, 都强迫激起 52 回路自由 振 荡 , 随着脉冲的终止, 这 种振荡逐步被衰减而形成减幅 振 荡 ,其 衰 减 的 速 度 与 & 的 大小成反比, & 越大 (负载电流越小)

52 振荡波形衰减越慢, & 越小则衰减
越快。同时, 52 中电流衰减速度还与 加到谐振回路的脉冲宽度有关, 脉冲 宽度越宽, 52 回 路 得 到 的 能 量 越 大 , 其衰减必然慢。谐振回路的加入, 使 矩 形 波 成 为 52 回 路 的 电 流 源 ,无 论 衰减快慢其波形均为准正弦波或不 连续的正 弦 波 (当 负 载 电 流 过 大 & 过 小时) 。因为谐振回路构成桥式开关 的直接负载, 当谐振电流过零时开关 管被迫截止。这种过零开关的损耗理 论上可为零, 而准正弦波意味着矩形
"$3 ) " # ’-"$3 $ 62(!!A > &(!/3 &(!/( 2(!$# 62(!!( 9(!$$
保护

&(!3"

$ % &(!3# # & !

. ?

" > # # <<
基准

# ’ ! ( # ! BB # ) "&=@ # * !
基准 3 )

图8

62(!!/ 6&$*!# 内部图及主要外围电路

A#

电视技术

!!!" 年 第 "! 期 总 第 #$# 期

电 视 接 收 ! "# $%&%’"()*
出, 以在 % 极 或 & 极 取 得 不 同 极 性 的 两 组 驱 动 脉 冲 , 给 该 ’( 的使用提供了极 大 的 自 由 度 。 ’()""* (’+$,"!) 的各脚功能及 在该电源中外围元件的作用如下: 第 ! 脚为电压比较器 -# 的正相输入端。第 " 脚为反相 输入端。 第 # 脚为比较器输出引出端, 内部接 +., 调制器。 在该电源中,第 ! +)"*2 分 # 脚输出 的 / 0 基 准 电 压 通 过 +)"*1, " 压 约 *3/ 0 , 送 入 比 较 器 -# 的 反 相 输 入 端 " 脚 , 作为比较器 的 基 准 电 压 。比 较 器 的 正 相 输 入 端 作 为 取 样 控 制 电 压 输 入 端, (5(#!$67!) 4/ 0 基准电压由 +)"*), +)"*/ 和光电耦合 ’()"") 次级组成可变分压器。因为 ’()"") 的初级发光管受控于开关 电源的次级电压取样和误差放大后输出电流的控制, 当开关 电源 次 级 电 压 升 高 时 , ’()"") 次 级 等 效 电 阻 降 低 ,使 ’()""* 正 与基准电 压 比 较 后 , 比较器 - 输出 相输入端 ! 脚电压降低, 端 # 脚电压降低, 使触发器输出脉冲占空比发生变化。第 $ 脚为死区时间控制端, 由外接电阻设定死区时间。该机中此 端接地, 设定死区时间为零 。开 关 电 路 的 死 区 时 间 由 ’()""$,
# ’ ! K( K( 1 ! # " # $ ! # % !
整 形

组 +D 触 发 器 采 用 不 同 供 电 电 源 , 且各有独立参考点, 以使 两组输出直流电位相互隔离, 达到驱动半桥式电路的目的。
@)"*! $ %%# $ %%! * 0
稳压 电 平 移 位 延时 电 平 移 位

()"*B

$"" 0

$ %% 检测 + A A
驱 动 级

+ D

+ , $ %%#

A)"#/
输出 去脉冲 变压器

# & ! # ) !
整 形

$ %% 检测 + A A
驱 动 级

+ D

. /

A)"#*

’()""2 内部设定。第 % 脚为振荡电路外接定时电容 ()"$$。第 &
脚为振荡电路外接定时电阻 +)"/#。振荡频率近似为 !(89:) ; (’6) (8( ) 该机电源的频率 设 定 约 为 #!" 89:。 =# )"/# #3! < ")"$$ 第 ) 脚为接地端 (>$ %%) 。第 * 脚为第一路驱动输出放大管的 集电极, 经 +)"/" 接 $ %%, 向放大器提供集电极供电。第 + 脚为 第一路驱动输出放大管的发射极,输出驱动脉冲去 ’()""2 第 图1

(全桥的一半) ’()""2 ’+!##! 的内部图及应用

因此, 在该电源中采 由于 ’+!##! 设计用于半桥式驱动, 用两只 ’+!##!, 以驱动全桥式开关变换器。 ’+!##! 的每路输 出电流和灌入电流都不小于 E/"" C- 。该电源中, ’+!##! 的 各脚功能和外围元件作用如下: 第 ! 脚为低端驱动脉冲输出端, 其输出分别驱动桥式电 路的低端 (源极接整流器负极的开关管) 开关管 A)""2 和 A)"#*。 驱动电路串联的 +)")$, +)"*# 为隔离电阻,以限制开关管 绝 缘 栅分布电容的充电电流。稳压管 @)"!), 一是 @)"*) 有双重作用, 避免驱动脉冲的尖峰击穿开关管栅源极绝缘层; 二是当 6FG 管意外击穿时,可以避免其漏源极高压通过栅极损坏 场效应管的最大弱点是栅、 源极耐压较低, 因为栅、 ’+!##$!。 源极有极高的容性阻抗, 外界电磁场干扰或高压脉冲极易使 其击穿, 即使在运输存储过程中, 也 必 须 将 H, I 极短路或用 铝箔包装, 使其自然短路。目前, 高反压 ,JD 6FG 管已在内 部 H, I 极之间接入 #! 0 稳压管作为保 护 。第 " 脚 为 低 端 驱 动输出的返回端, 即低端开关电路的基准点, 接 A)"#*, A)""2 的 源极和市电整流电压的负极。第 # 脚为低端驱动器内部 +D 触发器和 驱 动 输 出 电 路 的 供 电 端 ($ %%#) 。该 机 中 , ’()""$, ’()""2 第 # 脚的 $ %% 均由副电源的取样电压经控制电 路 A)""B 供 电 。 第 $*! 即高 # 脚为空端。第 % 脚为高端驱动输出的返回端, " 端 开 关 电 路 的 基 准 点 ,桥 式 开 关 电 路 中 ,两 只 高 端 开 关 管

# 脚和 ’()""$ 第 ! $ ! # 脚。第 ! % # 脚为第二路驱动输出放大管的发 %
射极, 输出驱动脉冲去 ’()""2 第 ! # 脚和 ’()""$ 第 ! % # 脚。第 ! $ #脚 & 为第二路驱动输出放大管的集电极, 经 +)"/! 接 $ %%。 第! # 脚为 $ 启动 < 工作供电端, 要 求 启 动 电 压 大 于 ) 0, 工 作 电 压 在 #!? 由副电源 @)"#2 整流输出的电压经 A)""B 控制 $) 0 。该电源中, 后, 向第 ! 第! # 脚和 ’()""$, $ ’()""2 供电。 # 脚为输出方式控制端, ’ 两路输出为对称的互为反相的驱动脉 当第 ! # 脚为高电平时, ’ 两组输出的 冲, 用以推动开关输出级, 当第 ! # 脚为低电平时, ’ 驱动脉冲相位相同, 相当于两组输出并联, 此时, 开关电源变 成单端式, 其输出电流约 *"" C- 。该机中, 第! #脚 接 / 0 基 ’ 准电压, 故第 *! # 脚和 +! & # 脚输出时序不同的驱动脉冲。第 %

# 脚为内部基准稳压器输出端。第 ! " ! # 脚为比较器 -! 的反相 (
输入端, 接 / 0 基准电压。第 ! #脚为比较器 -! 同相输入端, ) 接地。 (! ) 驱动脉冲转换电路 ’+!##! 该电源中, 桥式驱动脉冲的转换电路 ’()""$, ’()""2 都采用 ( 其内部图如图 1 所示) 。’+!##! 的转换功能是, 将低 ’+!##! 端输入和高端输入的两路驱动脉冲分别经过整形电路整形。 整形电路实际上由比较器和 +D 触 发 器 组 成 , 利用输入脉冲 的下降沿使 +D 触发器输出整形 后 的 矩 形 波 , 经电平移位再 触发双路 +D 触发器, 使之输出相位相反的驱动脉冲。其中, 正向脉冲作为驱动开关管的基极驱动电流, 负向脉冲作为灌 入电流, 使开关管工作在理想的开关状态。低端输入脉冲的 处理过程与上述相同, 区别只 是 在 +D 触 发 器 之 前 加 入 延 时 电路, 形成死区时间, 当高频驱动脉冲使开关管截止时, 经过 延时的死区时间后低频才输出正向脉冲, 使开关管导通。两

A)"#/, A)""2 的 源 极 不 为 等 电 位 ,两 管 源 极 之 间 恰 为 开 关 脉 冲
输 出 端 。因 此 , ’()""$, ’()""2 第 % 脚 对 地 具 有 )"" 0 以 上 的 耐 压。第 & 脚为高端驱动输出的供电端。为了使高端驱动电路 的 $ %%! 为 低 端 驱 动 电 路 供 电 $ %%# 的 两 倍 , 电 路 中 由 @)"!#, 使 A)""1, 源极对地电 @)"*!, ()"!/, ()"*B 组成自举电路, A)"#/ 的漏、 压比 A)""2, 以满足高端驱动电路的要求。第 ) 脚 A)"#* 高一倍, 为高端驱动脉冲输出端。 通过各自栅、 源极限流、 限压保护元 件后驱动 A)""1 和 A)"#/。第 + 脚为前级电路供电端, 取自副电

电视技术

!""# 年 第 #" 期 总 第 !$! 期

1$

电 视 接 收 ! "# $%&%’"()*
源未经控制的取样电压。 第! #! " # 脚为高频和低端驱动脉冲输 $ 入端。 为了使桥式 ; 只开关管两对臂轮流导通, 7(%!!$ 和 7(%!!< 第! 使 7(%!!$ 的 高 端 开 关 管 =%!!> 导 通 时 #脚 和! " #脚 接 法 相 反 , $ (参见图 < ) , 一般用其比较器 5" 的输出 73$?!# 的常规用法 控制脉冲宽度。当采用 73$?!# 直接驱动开关管时, 5" 的反 相输入端接入基准电压, 正相输入端接入取样电压。当取样 使输出脉宽减小, 从而使 电压上升时, 5" 输 出 端 电 位 升 高 , 输出电压降低。该机中, 加入了 驱 动 脉 冲 转 换 电 路 73#""#, 在 其 电 平 移 位 电 路 之 前 设 有 输 入 脉 冲 下 降 沿 触 发 的 38 触 发器。73$?!# 的输出脉冲只作为 73#""# 内部 38 触发器的 触发脉冲。因为 73$?!# 的振荡频率始终是固 定 不 变 的 , 当
A$!! 1 7(%!!< ( ) ! " , # " ! # " ! # $ ! * + =%!!> (%!"$ ’%!!@ =%!!< =%!"; !# * + # $ ! # " ! =%!"@ !" ( )

7(%!!< 的低端开关管 =%!"; 也导通。第 ! # 脚为前极供电负端的 %
共地端。第 ! 接地。 #! & # 脚为两路输入脉冲的共地端, ’ 主电源电路的流程及稳压原理 ($ ) 主电源的前级驱动电路 主 要 由 7(%!!$, 7(%!!;, 7(%!!< 等 组 成 其电路连接关系如图 : 所示。
!# 7(%!!; 7(%!!$

其输出脉冲宽度增大时, 其每个矩形波之间的下降沿的距离 缩短, 使触发器的输出脉冲宽度减小 。因 此 , 可 认 为 73#""# 的内部脉冲下降沿触发的触发器使驱动脉冲被倒相, 结果使

73#""# 的 输 出 脉 冲 宽 度 与 73$?!# 驱 动 脉 冲 的 脉 宽 成 相 反
的变化。此点构成该电源稳定输出电压的基本前提。 该 电 源 中 ,稳 压 系 统 由 次 级 输 出 的 A"$@ 1 取 样 。 7(%!!> (8B"$@C ) 为取样误差放大器 (其 内 部 为 单 管 取 样 的 简 单 电 路) 。当其第 ! 脚电压升高时, 第 "# 脚之间电流增大, 第" 脚电压降低, 使光电耦合器 7(%!!% 初级发光二极管电流增大, 其 次 级 #$ 脚 等 效 电 阻 降 低 。 此 时 通 过 3%!;% 的 电 流 增 大 , 经过驱动脉 7(%!!; 第 ! 脚电压下降, 7(%!!; 输出脉冲宽度增大,

!" !#

图:

电源组成方框图

冲 转 换 电 路 7(%!!$, 其输出脉冲宽度减小, 开关管 7(%!!< 以 后 , 导通时间变短, 使 &( 谐 振 回 路 的 补 给 能 量 减 小 , 其衰减振 荡波形衰 减 速 度 更 快 , 使 7(%!!@ 次 级 输 出 电 压 降 低 。 7(%!!% 次 级等效电阻降低 的 同 时 , 使 第$脚 外 接 定 时 电 0%!$$ 也 导 通 , 阻减小, 73$?!# 的 振 荡 频 率 " (DEF) G"H# I J#%!$$ (%K) L$ %!@" (D& ) M, 0%!$$ 导 通 后 , 在 3%!@" 上 并 联 接 入 3%!;@, 7(%!!% 次 级 内 阻, 使总定时电阻减小, 振荡频率升高。频率的升高, 使 ’%!!@ 感抗增大, 初级电流急剧减小, 使开关电源次级电压下降。 这 是因为该电源的输出脉冲通过串联谐振回路向负载输送电 能, 所以当信号源频率升高后, 使电路具 &( 回 路 严 重 失 谐 , 电感性。由此可见, 7(%!!; 的稳压控制功能与其在普通开关电 源中的应用是相反的, 即开关电源输出电压升高时, 比较器

(73$?!#) 为驱动脉冲信号源, 受控于取样误 其中, 7(%!!; 差放大器, 输出两路时序不同的脉冲。两路驱动脉冲以相反 的时序, 分 别 送 入 7(%!!$ 和 7(%!!< 进 行 电 平 移 位 , 输出 ; 路参 考 点 独 立 的 驱 动 脉 冲 驱 动 ; 只 开 关 管 。 当 脉 冲 !" 到 来 时 , 电流向 (%!"$ 充 电 , 充 电 电 流 在 ’%!!@ 初 级 产 生 =%!!<, =%!"@ 导通, 电压。=%!!<, 经过设定的死区时间, 脉冲 !# 到来, =%!"@ 截止后,

=%!!>, =%!"; 导通, (%!"$ 放电电流以相反方向流过 ’%!!@ 初级。 (%!"$
和 ’%!!@ 初级构成串联谐振电路, 因为任何一对臂开关管导通 时, 谐 振 回 路 都 按 其 自 然 谐 振 频 率 "! 产 生 振 荡 , 在振荡波形 过零时, 相当于等效阻抗无穷大, 将切断开关管电通路, 迫使 开关管关断。 所以, 开关管总是在衰减振荡过零时关断, 理论 上无关断损耗。 &( 谐振回路的自由振荡过程使通过 ’%!!@ 初 级的电流不是矩形波, 而是被削去突变成分的准正弦波。 该电源的稳压过程与普通开关电源也有极大区别。按

5" 的正相输入端电压不是随取样电压升高而升高,而是降
低, 使 73$?!# 的输出脉宽增大 , 导 致 73#""# 的 输 出 脉 宽 减 小而使输出电压降低。

!
用 (’& 码从根本上说是无能为力的, 而使用 ’( 码则异常简 单, 既 知 道 确 切 位 置9又 知 道 素 材 的 长 度 , 不但提高了准确 性, 而且提高了工作效率。还有, 也是重要优势之一, 就是在 播出时, 克服了精确确定出入点的困难, 只要打入出点时码 值便可以实现自动找头。在自动播出系统中, 出入点的精确 尤其重要, 出入点的误差必然造成人为干预播出, 自动播出 的优越性也就降低了。 推广 ’( 码的使用是一 项 具 有 现 实 意 义 的 工 作 , 有利于 提高工作效率及节目的质量, 实践表明, 在摄、 录、 编、 播设备 具备 ’( 码条件,如 )*,+,/-82 系列机,自动播控软件支持 (如安徽现代 528:%) , 应全线使用 ’( 码。 ’( 码时

--------------------------------------------(上接第 %% 页) 至此, 并逐渐 &’( 码 的 功 能 也 相 应 增 加 , ’( 码 才 发 展 成 熟 , 为业界接受, 大有取代 (’& 码之势。在逐渐形成了以 )*+,也逐步具 .,/ 系列录像机为主力设备的采编播系统的同时, 备 了 全 线 使 用 ’( 码 的 条 件 。 新 的 数 字 设 备 , 如 松 下

01(234 的 56-0 系 列 摄 录 机 都 具 备 &’( 和 17’( 功 能 。 )*+,.,/-82 系列没有 17’( 。
实际上, 由于避 推 广 ’( 码 不 仅 仅 是 提 高 编 辑 的 精 度 , 免 了 (’& 常 见 的 “走 点 ” 的问题, 无形中也就提高了编辑工 作的效率和质量。 另外, 由于是绝对码, 采编人员可以利用前 期的场记, 在线下进行脚本设计时的准确性得到提高, 同样 也有助于提高编辑工作的效率和质量。在节目带管理中, 使

!

>;

电视技术

!!!" 年 第 "! 期 总 第 #$# 期


相关文章:
准谐振资料开关电源
这 就是所谓的 ZVS . 4) 当输出负载减少或者输入...RCD 缓冲回路的工作原理: 一旦 FET 漏极电压超过 ...反激式准谐振开关电源 37页 1下载券 准谐振开关...
零电压开关准谐振半桥变换器的系统建模和研究
MC34067组成半桥式开关电源... 1页 1财富值 软开关...电压开关准谐振半桥 DC/DC 变换器的工作原理和主...(ZVS) Quasi-Resonant Half-Bridge converter and ...
LLC谐振半桥电路分析与设计
LLC 谐振半桥电路分析与设计 一、简介 在传统的开关电源中,通常采用磁性元件实现...空载时,Q=0,所以 公式 41 而由 ZVS 充分条件知 公式 42 公式 43 将上式...
开关电源原理与设计-张占松-目录
374 第一节 半桥变换器的工作原理 ………374 第...432 第四节 准谐振变换器( QRC )简介 ………433...525 第七节 DC-DC 全桥移相式 ZVS-PWM 开关电源...
1_4722338_LLC半桥谐振电路的设计与应用
半桥谐振电路的设计与应用 摘要 现代开关电源要求具有...型谐振变换器的原理, 并对 LLC 半桥谐振电路在各...ZVS ~ III ~ 上海交通大学工程硕士学位论文 符号说明...
PWM_开关电源原理
阶段,并开发研究 0.5~5MHz 准谐振 型软开关电源...(ZVS) /本电流(ZCS)开关技术,或称软开关技术(...方案三 半桥电路。其拓扑、主要波形和一些估计参数,...
准谐振资料
当 Vds 达到最小值时,准谐振开关开 启 MOSFET。...这就是所谓的 ZVS . 4) 当输出负载减少或者输入...离线式开关电源,常用的 AD/DC 变换器就是离线式...
高频开关电源原理
对于兆赫以上开关频率的电源可利用谐振电路, 这种工作...①单端正励式和反励式、推挽式、半桥式、全桥式等...开关 叫做零电压开关(Zero-VoltageSwitch),简称 ZVS...
准谐振开关电源的设计开题报告
准谐振反激式电源原理(NCP... 37页 2财富值 开关电源开题报告 10页 1财富值...其以零电压开关 ZVS(Zer。Voltage Switching)方式工作,把流过开关的电流 波形为...
PWM 开关电源原理
阶段,并开发研究 0.5~5MHz 准谐振 型软开关电源...(ZVS) /本电流(ZCS)开关技术,或称软开关技术(...方案三 半桥电路。其拓扑、主要波形和一些估计参数,...
更多相关标签:
六管zvs谐振电路图 | 半桥llc谐振变换器 | 半桥谐振电路 | llc半桥谐振电路 | llc半桥谐振 | 半桥谐振 | lcc谐振半桥工作原理 | 半桥串联谐振感应加热 |