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L6565和L6561电路的工作原理解析

【摘要】:为安全,R1是泄放电阻,防止电容在放电期间,发生电击。VT9、VT10、整流二极管VD9、VD10以及周边的电阻、电容等所组成。误差反馈及保护电路主要由IC4、IC5、VD11、R38、VD12、R39、R44、C22等元器件组成。

路由输入低通滤波功能保护电路、抑制EMI和RFI电路、输入电压整流滤波电路、有源功率因数校正电路、准谐振直流转换输出电路、输出同步整流滤波电路、电压检测反馈取样电路等组成,如图4-29所示。电路用于笔记本电脑和LCD显示器等场合。

1.输入低通滤波及保护电路

交流输入电压通过C1L1C2L2组成两级滤波电路,分别对低于10MHz和高于30MHz的电磁杂波进行抑制和旁路,消除电路的传导干扰和辐射干扰。FU是输入电压过电压或过电流熔丝,Rt是输入回路负温度系数热敏电阻,它们是防止电源因温度过高,起着过温保护作用,电容C2C3串接在输入电压的中线与相线之间,起着抑制共模干扰,通常称为Y电容。如何消除体积小的开关电源的热量传导与抑制EMI干扰是这种输出低电压、大电流设计最难的课题之一,我们知道抑制EMI干扰主要决定于L1L2电感量,低电感对抑制高频段有利、高电感对抑制低频段有利,从统筹着想,设计两级滤波抑制电路显得非常重要。为安全,R1是泄放电阻,防止电容在放电期间,发生电击。

L6565的2脚是将输入电流检测和输出电压前馈电路的输出信号进行比较,决定MOS- FET关断时间,如果2脚电压超过2V门限,比较器则启动,栅极驱动截止,这就是过电流保护。

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图4-29 低电压、大电流输出的L6565准谐振开关电源

2.功率因数校正电路

有源功率因数校正不但是对开关电源非常重要,同样是对电子镇流器和其他一些电子设备不可缺少的电路组件。我们必须注意到,PFC的输出电压不但与设置电阻R23R6+R8的分压电阻有关,还与脉宽调制占空比D有关,输出电压的计算公式是

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当输入电压Vin=96V,D=0.76时

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当输入电压Vin=265V,D=0.3375时

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保持输出电压400V不变,占空比D在变化。D的加大,使调制功率管MOSFET的导通时间加长,功率损耗加大,最好的办法是降低电R23的阻值,达到占空比D在较小范围内变化。IC1R23R6、R8以及占空比D都是PFC的控制元器件。VT2的基极电压由R11R12分压取得,当输入电压为AC 86V时,VT2的基极电压低于VT2基极—射极的导通电压,VT2截止,这时PFC的输出电压由电阻R23R6R8分压取得;当输入电压大于AC 150V时,VT2导通,这时R23R12并联,PFC输出电压达到400V左右。

3.L6565的供电电路

L6565的8脚是它的电源电压端,其启动电压是13.5V,关闭电压是9.5V。交流输入电压的一路,经R2C5降压,VD1、VD2C10整流滤波后,向IC2的8脚提供启动电压,IC3的7脚向VT3的栅极输出驱动脉冲,使变压器振荡,反馈绕组NF的电压经VD5整流,由L5C10滤波,向IC3提供13.5V的工作电压。由图4-30a的内部结构图可知,一旦VCC脚导通,它的内部所有电路工作电压由电压调节器产生的7V电压向各个部分提供动力源,如果VCC的电压降至9.5V以下,驱动器立即停止输出,L6565的驱动管截止,输出被关断。

4.零电流检测电路

L6565的零电流检测信号(ZCD)是从振荡变压器TR2的反馈绕组NF获得的,经电阻R27进入IC3的5脚,如果施加到5脚上的脉冲为负值而且在-1.6V以下时,IC3的7脚将向VT3输出触发脉冲。如果施加到5脚为正向触发脉冲,而且脉冲的上升沿达到5.2V,这时IC3的7脚将向VT3输出关断信号,关断信号发出以后,在3.5~10μs的消隐时间内,ZCD阻止任何负向脉冲进入5脚,并实现频率变换。这种频率变换,是为了防止准谐振(QR)回扫变换电路的开关频率过高,影响IC3对开关管的关断时间给予限制,当电路的负载电流和输入电压超过正常电路设定值时,零电流检测系统将立即进入频率变换,这种频率变换的结果,就是电路实施过电流、过电压保护的功能。图4-30b是它的引脚排列图。

5.同步整流电路

振荡变压器利用高频振荡将电能由一次侧传递给二次侧,对传入的电流相位相同进行二次或三次谐波整流平波,称为同步整流。同步整流电路包括振荡变压器VT2、并联晶体管VT5、VT6

VT9、VT10整流二极管VD9、VD10以及周边的电阻、电容等所组成。设计同步整流是为了取得最大的输出电流和最低的电流纹波。TR3是电路滤波电感,也称电流变压器。它的磁心选用N30材质环形磁心。电阻R37、电容C21以及电阻R31、电容C19组成快速充放电网络,使VT9、VT10、VT5、VT6快速放电,减小因电流变压器TR3电磁感应所产生的尖峰电压使整流二极管误动作,影响输出电流电压的质量、加大整流的功率损耗。电阻R34是电流负反馈取压电阻,用它来调节负反馈的深度,使功率输出稳定。

6.误差负反馈及保护电路

负反馈是使电路性能稳定所采用的主要方法。误差反馈及保护电路主要由IC4、IC5、VD11R38、VD12R39R44C22等元器件组成。IC5的工作电压取自电路的输出电压,该电压又经R40加到IC5的3脚,在IC5的内部产生2.5V的精密电压。R39R44经过分压连到输出端,反相分压电压加到IC5的2脚上,它与IC5的3脚同相输入的基准电压进行比较,其差值由IC5的1脚输出。电路的恒压控制模式是,经R38→IC4→VD11→IC5的1脚形成电压控制回路;恒流控制回路是,经IC5的5脚→R41R42分压后,与由6脚输入的反相信号进行比较,再经6脚输出电流信号,此信号电流在电阻R34产生压降。当输出电流增加时,6脚的控制电压大于5脚的设定电压,此时,IC4发光二极管的电流经VD12流向7脚,使7脚输出低电压,实现恒流输出的目的。IC4的电流也可由VD11流入1脚,这时7脚输出高电压。VD11、VD12组成“或门”电路,IC4的电流流向决定电路输出电压的高低。利用精密稳压源TL431和光耦合器PC817C是一般开关电源所普遍应用的负反馈控制电路,本电路采用误差放大器输出IC3的2脚与反相输入(1脚)之间R25C18组成的RC网络,用作控制环路补偿,这种反馈方式,是要求L6565作为准谐振同步方式才被采用。

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图4-30 L6565内部功能及引脚排列图