JSK3220电源的主芯片采用Infineon 的二合一芯片TDA16888(IC1),内部集成了PFC和PWM开关控制电路。应用于输入电压在90V~270V之间的离线式变换器。它具有以下特点:
○平均电流模式。
○误动作自锁保护功能。
○同步可调频率(15KHz~200KHZ)PFC和PWM同频。
○最大占空比限制PFC线路最大占空比为94%,PWM线路最大占空比为50%。
①输入电路:
a.输入噪声滤波电路,LF1、LF2组成两级共模输入电路,由CX1、CX3、CY2、CY3、LF1、LF2等组成。共模输入电路作用,一方面滤除高频信号对电源的干扰,另一方面防止电源产生的高频信号对电网的污染。差模输入主要起滤除高频杂波的作用。X和Y电容都是安全电容,区别是X电容接在输入线两端用来消除差模干扰,Y电容接在输入线和地线之间,用来消除共模干扰,Y电容分为Y1电容和Y2电容,Y1属于双绝缘Y电容,用于跨接一二次侧.Y2则属于基本单绝缘Y电容,用于跨接一次侧对保护大地即FG线。
b.主电源整流滤波电路由BD1、CX4、L2组成;
c.R52是压敏电阻器,起抑制尖峰电压作用;
d.THR1是热敏电阻器,主要是防止浪涌电流对电路的冲击。
②+5VSB电路
a.由LD7550-B等元件构成降压反激式变换器,输出+5V待机电压。
b.高压经R64、R65、R66、R75向IC12的5脚提供启动电压,经T2变压后经DS12、LS9整流滤波,产生+5Vsb电压输出;
c.RS33、RS38是输出电压取样电阻,其取样信号控制IC6,调节IC4光电隔离耦合,反馈给IC12的第2脚。
③PFC电路、PWM电路
PFC线路
IC1的第8脚输出PFC驱动信号,经过由Q3/Q5、R43/R88组成的推挽电路后,驱动开关管Q2/Q7 的导通与截止,使得流过L2(PFC电感)的电流波形和输入电压的波形趋于一致,从而达到提高功率因素的目的。当PFC驱动信号为高电平时,Q5截止,Q3导通,则Q2/Q7的G极为高电平,GS两端电位正向偏置,Q2/Q7导通;当PFC驱动信号为低电平时,Q5导通,Q3截止,则Q2/Q7的G极为低电平,GS两端电位正向偏置,Q2/Q7截止。
PWM线路
IC1的第10脚输出PWM驱动信号,经过由Q8/Q8、R45/R89组成的推挽电路后,分成两路,同时驱动Q4和Q10的导通与截止。
当PWM为高电平信号时,Q8导通,Q9截止,信号经R87/D28驱动Q10的G极,Q10导通;同时,信号另一支路经C2到T3的初级线圈,T3次级线圈两端接在Q4的的GS两端,GS两端处于正向偏置,Q4导通,则T1进入储能过程。
当PWM为低电平信号时,Q8截止,Q9 导通,将Q14基极电压拉低,则Q14导通,Q10截止;信号另一支路经C2到T3的初级线圈,T3次级线圈的感应电压使得Q11导通,将Q4的GS端相接,Q4截止,则T3处于释放能量过程。
a.由IC1(TDA16888)、L2、D4、Q2、Q7、Q3、Q5、C3等元件组成BOOST升压电路;
b.Q3、Q5、R43、R88构成推挽电路,驱动Q2、Q7两个并联的开关管工作;D4、C3整流滤波输出370V左右的电压;
c.Q8、Q9、R45、R89构成推挽电路输出,一路驱动Q10、Q14的开关;另一路通过T3的藕合后驱动Q4、Q11的开关工作,两路的开关管控制T1的初级线圈的开关,从而感应次级绕组输出工作电压;
d.R1、R5、R32、R33构成输入电压取样,R4、R8、R13、R16、R34构成输出PFC电压取样电路,所有上面的取样信号都控制着IC1第8脚和第10脚的输出占空比。
④控制电路
《A》待机控制
进入待机模式后,PS-ON信号为低电平(2V左右)。
控制原理为:PS-ON信号为低电平时,电压比较器输出为高电平,PNP三极管截至,光耦截至。光耦的次级为高阻态,VCC控制单元中PNP(Q1)三极管基极为高电平,Q1截至,因此从待机变压器提供的供电电压没有加到主芯片TDA16888(IC1)上,主电源是关闭的。
待机控制过程如下:
当待机信号送到IC11A的2脚后,IC11A的1脚输出高电平信号,使QS1三极管截止,IC2停止工作,导致三极管Q1断开Vcc通路,IC1失去工作电源而停止工作,使Q4、Q10断开,变压器T1停止工作,+12V和+24V电压无输出,完成待机控制过程。
《B》开机控制
进入开机模式后,PS-ON信号为高电平(3.3V左右)。
控制原理PS-ON信号为高电平时,电压比较器输出为低电平,PNP三极管导通,+5V通过其三极管,光耦导通。光耦的次级为低阻态,VCC控制单元中PNP三极管是导通的,因此从待机变压器提供的供电电压加到主芯片TDA16888上,主电源开机。
开机控制过程如下:
当开机信号送到IC11A的2脚后,IC11A的1脚输出低电平信号,使QS1三极管导通,IC2的光藕作用使三极管Q1导通,接通Vcc通路,IC1得到工作电源进入工作状态,启动PFC电路和PWM电路,变压器T1藕合输出+12V和+24V电压,完成开机控制过程。
《C》保护控制
短路保护:当输出端发生短路,电源进入短路状态,AC重新启动电源才能回复正常。
过压保护:当过压发生在输出端时,输出电压进入保护状态,即没有输出,AC电压重新启动电源恢复正常。
过热保护:温度上升到不正常范围时,电源进入保护,当温度下降到正常温度范围时,电源恢复正常。
(1)过流保护
用电流互感器检测次级的输出电流(负载状况)。通过次级的线圈将初级的电流衰减100倍并将衰减后的电流转换成电压信号,此电压与参考电压可比,当检测电压高于参考电压是,电压比较器输出高电平,二极管DS10(DS11)导通,将三极管导通,此时,光耦初级被箝位在0.8V,光耦截至(工作电压为1.2V)。待机变压器提供给主芯片TDA16888(IC1)的供电电压被卡断。于是,整个主电源进入保护状态。
过流保护过程
当+24V输出电路发生过流后,电流互感器LS3感应次级线圈输出的电压升高,通过DS9、RS82、DS8加在IC17的3脚上的电压升高,使IC17的1脚输出高电平信号,通过DS11,由RS29连接到QS3的基极,使QS3导通、QS2导通,使加在IC2光藕初极上的电压被箝位在低电平,光耦截止,从而使Q1截止,导致电源Vcc被截断,从而关断输出电压电路,达到过流保护的作用。
当+12V输出电路发生过流后,电流互感器LS4感应次级线圈输出的电压升高,通过DS7、RS83、DS6加在IC17的5脚上的电压升高,使IC17的7脚输出高电平信号,通过DS10,由RS29连接到QS3的基极,使QS3导通、QS2导通,使加在IC2光藕初极上的电压被箝位在低电平,光耦截止,从而使Q1截止,导致电源Vcc被截断,从而关断输出电压电路,达到过流保护的作用。
(2)过压保护:
过压时,触发电压比较器变化相位,将主芯片TDA16888的供电电压拿掉。起到保护作用。
过压保护过程如下:
当+24V输出电路的输出电压超过一定幅度时,ZS3反向击穿,通过DS18、DS16加在IC11B的5脚的电位升高而超过IC11B的6脚,使IC11B的7脚输出为高电平,由DS15、RS29加在QS3的基极上,使QS3、QS2导通,使加在IC2光藕初级上的电压被箝位在低电平,光耦截止,从而使Q1截止,导致电源Vcc被截断,从而关断输出电压电路,达到过压保护的作用。
当+12V输出电路的输出电压超过一定幅度时,ZS2反向击穿,通过DS18、DS17加在IC11B的5脚的电位升高而超过IC11B的6脚,从而启动过压保护。
(3)反馈回路
当输出负载增加的瞬间,12V掉低,IC10的导通电流变小,IC3的光耦作用使得IC1 PIN14上的电位器变高,则Pin10输出的驱动信号脉宽占空比变大,使变压器传送的能量变多,输出电压12V回升;输出电压上升后,IC10的导通电流变大,IC1 Pin14上的电位变低,则IC1输出的脉宽占空比变小,使变压器传送的能量变小,输出电压12V又掉低,如此不断进行调整。