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(多图) 基于MC3423的OVP反激式开关电源设计

国外电子元器件 晏勇?? 2010年11月23日 ?? 收藏0

  引言

  随着电力电子技术的发展。绿色、高效、智能、稳定的电源系统已成为当代电源系统发展的主流和趋势。开关电源是一种新型电源变换器。它利用变化电场产生变化的磁场,而变化的磁场又产生变化的电场,从而起到变压作用。根据电磁辐射原理,电磁辐射的能量与频率f有关,频率越高,能量越大。因此,如将变压器开关频率提高,则在相同功率下,变压器体积变小,电源效率增高;而在开关电源体积减小、效率增高的同时,又要保证电源系统输出的稳定性和安全性,这就要求在开关电源输出上必须加上保护措施,以防止过压和过流,从而保护后继用电器。

  开关电源的设计通常包括电路设计和磁路设计两部分,电路的设计包括输入电路、PWM控制电路、输出电路和过压过流保护等;磁路的设计主要包括高频隔离变压器等。本文以MC3423为输出过压保护电路,给出了一种反激式开关电源的设计方法。

  1 电路设计

  1.1 输入电路设计

  若输入电压一般为AC180 V~260 V。一次整流滤波后的空载峰值电压为直流253~368 V,交流电流频率为50 Hz,每个线路同期的能量Ein为:

公式

  其中,Pout为输出功率;η为电源转换效率;f为交流电频率;这样,根据能量的基本关系,每个周期电网为电源提供的能量为:

公式

  式中,Vpk是输入最低交流电压经整流后的直流峰值电压Vin min是最低工作直流电压值。这样,有:

公式

  若Cin取标称值100 μF,耐压400 V。那么,该滤波电容将减小一次整流滤波后的输出纹波电压。图1所示是一个电源输入电路图。

一个电源输入电路图

  1.2 PWM控制电路设计

  UC3842型PWM控制器是一款保护功能比较完善的集成电路,它采用DIP8封装。具有输入过压保护、输入欠压保护、输出过流保护等功能。而且过流保护是用逐个脉冲限流保护方式与过流关闭保护方式共用,通过不同阀值比较器实现保护功能,当出现过载时,这些比较器将短路PWM输出脉冲,同时打开慢启动晶体管,并慢启动电容放电,从而保证故障消除后系统能够正确的重新启动,UC3842的PWM产生电路如图2所示。

UC3842的PWM产生电路

  1.3 输出过压保护电路设计

  MC3423是实现OVP检测的专用芯片。MC3423一般和晶闸管(SCR)配合使用来构成过压保护电路(OVP)。OVP用于保护监视电路,以避免其由于过压或稳压器故障而造成损坏。当系统发生过压时,过压检测器将触发SCR导通而短路系统电源,迫使电源进入限流状态或通过烧断保险丝来断开系统供电。保护电压阈值可通过外接分压电阻来决定。为了避免被监视电压由于噪声而导致OVP误动。引起保护动作的最小持续时间可通过外接电容来调整。过压保护电路的作用是在输出电压超过设计值时,把输出电压限定在安全范围内。MC3423主要由两个比较器、一个内部基准电压发生器、一个恒流源电路和驱动三极管组成,MC3423的内部结构和引脚排列如图3所示。其引脚功能如下:

  •   Vec:芯片供电端,电压为4.5~40 V;
  •   Sense 1:第一个比较器反相输入端,可通过分压电阻接被监视电压,引脚正常输出电压为2.3~2.8 V:
  •   Sense 2:第二个比较器同相输入端,与电流源输出脚(脚4)相连,引脚正常输出电压为2.3~2.8V;
  •   Current Source:电流源输出,引脚正常输出电流为0.1~0.3 mA;
  •   Remode Activation:远程作用输入,第二个比较器强制作用脚,引脚电压应大于14V;
  •   Indicator Output:过压指示,三极管集电极开路输出脚,使用时外接上拉电阻;
  •   VEE:接地端;
  •   Drive Output:过压输出驱动引脚;当检测到过压后,第8脚触发外接SCR导通,该引脚采用射随输出。

MC3423的内部结构和引脚排列

  当输入超过MC3424的感应电压后,器件的过压保护输出引脚(8脚)将立即输出一个电压以触发SCR导通,以使大电流通过SCR,从而保护用电系统,基于MC3423的OVP电路有两种接法:

  其一是当输出感应检测电压接Sense 1(2脚)时,3脚和4脚须短路,如检测到输出过压,8脚输出电压将触发SCR导通;

  其二是当输出感应检测电压接Sense 2(3脚)时,3脚和4脚须断路,此时如检测到输出过压,8脚输出电压将触发SCR导通。

  MC3423的OVP应用电路如图4所示。

MC3423的OVP应用电路


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MC3423? OVP? 开关电源? UC3842?

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