理论教育 N508(STR-F6600)120V开关稳压电源电路设计

N508(STR-F6600)120V开关稳压电源电路设计

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:在厦华LC-42W17S机型中,N508120V开关稳压电源主要为音频板、数据板及背光板等电路供电,其电路原理图如图7-24所示。其中N508是开关稳压电源中的核心器件,其引脚功能见表7-5。因此,C527常称其为启动电容。R540和R537的阻值不能过大,否则会影响电源的正常启动。其中有一个元器件不良或变质,开关电源均不会正常工作。

N508(STR-F6600)120V开关稳压电源电路设计

在厦华LC-42W17S机型中,N508(STR-F6600)120V开关稳压电源主要为音频板(667-L27W18-15)、数据板(667-L27W18-69)及背光板等电路供电,其电路原理图如图7-24所示。其中N508(STR-F6600)是开关稳压电源中的核心器件,其引脚功能见表7-5。

978-7-111-36793-2-Chapter07-30.jpg

图7-24 120V开关稳压电源电路原理图

(注:该图仅供参考)

表7-5 N508(STR-F6600)引脚功能

978-7-111-36793-2-Chapter07-31.jpg

1.电源启动电路

在图7-24中,N508(STR-F6600)的④脚主要用于控制芯片的动作开始与停止。其工作电压可设定为18V,电流典型值为30mA;启动电压典型值为16V,控制电路开始动作前的最大电流被限制在100μA;动作停止电压典型值为10V。其动作曲线如图7-25所示。在该机中,N508④脚的工作电压是由D501整流、C502滤波供给,其电压值由T501、T502的储能决定。

978-7-111-36793-2-Chapter07-32.jpg

图7-25 STR-F6600动作曲线

当接通市网电压,PFC开关电源进入准工作状态时,一方面有UPFC(400V)电压通过T504的7、6、5、4和T505的7、6、5、4绕组加到N508的③脚;另一方面由图7-22中D501整流输出电压通过R520、D507加到N508的④脚。当N508④脚电压达到16V时,N508启动,③、②脚内接MOSFET开始导通,UPFC(400V)电压通过T504、T505的一次绕组→N508③脚→N508内部开关管的D、S极→N508②脚→R529、R531→地构成回路,从而使T504、T505绕组中产生感应电动势。但在T504和T505中,③、②脚绕组产生的感应电动势,经D514整流、C527滤波后为N508④脚供电压,并使N508④脚电压上升到18V,N508进入准工作状态。因此,C527常称其为启动电容。

在电流启动回路的设计中,主要考虑到锁定电路的保持电流,如适当设定R520的阻值,可在电源的输入最低时能提供500μA以上的电流。但R520的阻值不能太大,否则会影响电源的启动速度。

在接通电源时,随着VIN电压通过R520对C527的充电,N508④脚电压是逐渐升高的。当升高电压达到16V后,芯片内部控制电路开始工作。由于T504、T505开关变压器辅助绕组的电压在电源启动后并不能马上上升到设定的电压值(18V),所以C527电容两端电压由于放电会降低N508④脚电压,而由于芯片停止电压是设计在10V左右,故在④脚电压下降到动作停止电压以前,辅助绕组的电压完全可以上升到设定值(18V),从而使电路能够顺利启动。(www.daowen.com)

在实际应用中,N508④脚电压有时会出现随二次负载变化而波动的情况,从而影响芯片的稳定工作。这主要是当芯片的工作电流很小时,内部的MOSFET在关断时产生的浪涌电压给C527充电所引起的。而MOSFET在关断时的浪涌电压是随着负载的增大而增大。为解决N508④脚电压的波动问题,可在电源回路中,串联一支数欧姆到数十欧姆的电阻,如图7-24中的R540和R537所示。R540和R537的阻值不能过大,否则会影响电源的正常启动。在图7-24中,R540和R537的阻值为10Ω,并且两者要保持一致,其中有一个变值都会影响N508的稳定工作。

2.准共振电路

在STR-F6600开关厚膜电路的实际应用中常有两种工作方式(即准共振方式和PRC方式),而这两种工作方式的选择是由其①脚的工作电压决定。当①脚电压在0.73~1.45V时,STR-F6600工作在PRC脉动控制方式,此时芯片适合于轻负载工作;当①脚电压在1.45~6.0V时,STR-F6600工作在准共振方式,此时适合于重负载工作。

在应用中,准共振工作电路的设计主要考虑如何控制芯片内部绝缘栅型场效应晶体管的导通时刻,即共振电容C521的容量(C521接在N508③脚与地之间,见图7-24)。因为,在T504、T505变压器向二次释放完能量后,共振电容C521与T504、T505一次电感发生共振,并在共振电容上电压的最低点(即共振后的1/2周期处),使芯片内部绝缘栅型场效应晶体管导通,实现了准共振方式设计。这样可使绝缘栅型场效应晶体管的导通损耗最小。在图7-24中,R520、C527、D514、R537、R540、D515、R550、C531、D524等组成准共振延迟电路。它是利用开关变压器辅助绕组产生的准共振信号来控制芯片内部的比较器,即给比较器输入一个适当的延迟电压,能实现准共振。

在实际应用中,准共振延迟电路的延迟时间可通过调整C531的容量来实现,但必须是在C521上的电压最低时使N508的内部绝缘栅型场效应晶体管开始导通。因此,延迟时间实际上是由C531和C559共同决定的。但如果在设计上能够使延迟时间与MOSFET的导通时间一致,C531和C521可省略不用。这时C559也会有一定的延迟作用。

在准共振工作方式时,电源的振荡频率随负载和输入电压的变化而变化,输入电压最高、负载最小时,振荡频率也最高。因此,在实际应用中,总是在输入电压最高、负载最轻、输出功率最小状态下设定延迟时间的参数。在图7-24中,C521为470pF/1kV,C559为1500pF/50V,C531为1000pF/50V。其中有一个元器件不良或变质,开关电源均不会正常工作。

3.保护电路

在图7-24中,N508(STR-F6600)是日本SANKEN公司于20世纪90年代末期开发的STR-F6600系列开关电源集成电路。其主要特点是电路启动前的消耗电流小(最大100μA);内藏低频工作用的振荡器(20kHz),可用于轻负载时PRC工作方式;内藏低通有源滤波器,以利于轻负载时稳定工作;采用高质量的MOS-FET,设计时无需考虑VDSS的裕量;内藏MOSFET软驱动电路;内藏MOSFET定电压驱动电路;具有多重保护功能,如过电流保护(OCP)、过电压保护(OVP)、过热保护(TSD)等。但在实际应用中,为不使芯片因过荷而损坏,主要考虑两种保护,即

1)TSD过热保护。当芯片中的铜基板温度超过140℃(min)时,芯片内部振荡器将输出保持在低电平,从而使锁定电路动作,电源电路停止工作,起到保护作用。

2)OVP过电压保护。当市网电压升高时,送入N508(STR-F6600)④脚的启动电压也会升高,当其升高电压超过22.5V时,过电压保护电路开始动作,使芯片内部振荡器也将输出保持在低电平,从而使锁定电路动作,保护电源电路的元器件不会被损坏。

但在应用中,STR-F6600芯片中锁定电路的最大保持电流,在④脚电压为8.5V时,电流为400μA(Ta=25℃)。在考虑到低温时电流有若干增加倾向时,要求通过启动电阻能向④脚提供500μA以上的电流。为了防止锁定电路由于干扰出现误动作,在芯片内部设有定时器。只有当OVP、TSD电路动作持续8μs以上时,锁定电路才开始动作。当锁定电路动作时,STR-F6600内部芯片的其他电路仍然处于工作状态,并且使④脚电压下降。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈