开关电源电路以IC1(NCP1650), IC6 (NCP1377)和IC2 (NCP1217)为核心构成,其中,NCP1650为功率因数校正电路,NCP1377为12 V电压电源控制芯片,NCP1217为24 V电压电源控制芯片。开关电源电路原理可参照原机电路原理图。
1.整流、滤波电路
220 V左右的交流电压先经延迟保险管F1,然后进入由R1,L1,CX1,LF1,CX2,CY1,CY2,LF2组成交流抗干扰电路,滤除市电中的高频干扰信号,同时保证开关电源产生的高频信号不窜入电网。电路中,ZV1为压敏电阻,即在电源电压高于250 V时,压敏电阻ZV1击穿短路,保险管F1熔断,这样可避免电网电压波动造成开关电源损坏,从而保护后级电路。
经交流抗干扰电路滤波后的交流电压送到由BD1整流、C3组成的滤波电路。220 V市电先经BD1桥式整流后,再经C3滤波,形成一直流电压。由于滤波电路电容C3储能较小,所以在负载较轻时,经整流、滤波后的电压为310 V左右;在负载较重时,经整流、滤波后的电压为230 V左右。
2.功率因数校正(PFC)电路
功率因数校正电路由IC1(NCP1650)为核心构成。NCP1650是美国安森美半导体公司推出的PFC集成电路芯片,可适应85-265 V宽的交流输入电压范围,NCP1650是一个开关频率固定、采用平均电流型控制环的脉宽调制器,能精确地设定输入功率和输出电流的极限值。构成1 kW以下功率因数校正器时,功率因数可达0.95-0.99. NCP1650内部电路框图如图1所示。引脚功能如表1所示。
NCP1650的工作频率为70 kHz左右,输入电压的变化经R2, R3分压后加到NCP1650的⑤脚,输出电压的变化经R12,Rl3,Rl4,R15分压后由NCP1650的⑥脚输入,NCP1650内部根据这些参数进行对比与运算,确定输出端⑩脚的脉冲占空比,维持输出电压的稳定。在一定的输出功率下,输入电压降低,NCP1650的16脚输出的脉冲占空比变大;输入电压升高,NCP1650的16脚输出的脉冲占空比变小。在一定的输入电压下,输出功率变小,NCP1650的⑩脚输出的脉冲占空比变小;反之亦然。
驱动管Q1在NCP1650的⑩脚驱动脉冲的控制下工作在开关状态,当Q1导通时,D1截止,当01截止时,D1导通,也就是说,Q1与D1交替导通。这样,使桥式整流二极管的输出电流经L2连续流动,使桥式整流管在交流电源电压的半个周期内,导通角趋于1800,使交流电源整流输入电流跟随整流全波电压的变化,整流输入电流的平均值接近正弦波,如图2所示。因而系统的功率因数被提升接近1。图中,Vdc是整流全波电压,是整流输入电流。
PFC电路分两段工作:90~132 V(交流)为低压输入段,PFC输出电压为260 V(直流);180~264 V(交流)为高压输入段,PFC输出电压为390 V直流)。切换段为140~165 V(交流)。切换由比较器IC10 (LM393)完成,当输入电压处在高端输入时,IC10③脚电位高过②脚电位,Q21导通,使NCP1650的⑥脚采样到的电压变低,使PFC的输出电压升高到390 V(直流)。
3.12 V开关电源电路
(1) 12 V开关电源电路以IC6 (NCP1377)为核心构成,其作用是:将PFC电路输出的400 V直流电压,变换为12 V/4 A稳定直流电压。
(2) NCP1377是美国安森美半导体公司推出的准谐振电源控制芯片,内部采用了电流模式调制器,在电源负载空载的情况下,具有最小的控制漏极开/关切换的驱动能力,NCP1377内部还设有过压锁定保护、自动恢复短路保护、过热保护等电路。