2.副开关电源电路
副开关电源采用单片离线式PWM/MOSFET复合芯片TOP209F,它有PIP-8和SMD-8(贴片式)两种封装,8只引脚中的①脚为内部MOSFET开关管源极S;⑤脚为内部MOSFET开关管漏极D;④脚为PWM调制端C:②③与⑥~⑧脚焊片接地作为TOP20gP的散热。芯片内集成了高压启动电流源,OSC振荡器、脉宽调制、环路补偿调节、逻辑控制、MOSFET功率管以及综合保护等完善功能,它是目前视频产品待机电源应用最广泛的“微型开关电源”。
(1)振荡形成与供电
接通电源开关,经两级共模滤波后,下图的市电由D8001、C8011整流滤波,得到约260V脉动直流电压,通过R8003→T8004②-①绕组加到IC8001⑤脚,其内高压电流源工作,为控制电路提供偏置,同时对IC8001④脚外接电容C8012充电。当该脚充电电压上升到其内比较器的门限电压5.7V时,高压电流源的供电通道被关断,由C8012放电,为控制电路提供偏置电源。C8012上的放电电压下降至4.7V门限值时,高压电流源通道被再次接通,并向C8012充电补充能量。
控制电路得到偏置后,由OSC内恒流源对内部电容线性充电和放电,在5.7~4.7V两个电平之间产生锯齿波脉冲,送往PWM比较器;OSC电路同时产生最大占空比DMAx信号和时钟CLOCK脉冲,Dmax信号由与非门选通后激励末级MOSFET管进入开关状态。锯齿波脉冲与IC8001④脚输入的反馈电压进行比较,产生的误差电压使RS电路输出“0”电平,将MOSFET管关断;而CLOCK时钟脉冲则触发RS电路输出“1”电平,使MOSFET管导通。
MOSFET开关管导通时,D8001、C8011整流滤波后的电能被转换成磁能,储存在T8004②-①绕组中;MOSFET管截止后,T8004②-①绕组中的磁能转换成电能,通过副绕组中导通的整流二极管向负载供电:其中T8004④-③绕组感应脉冲由D8006、C8013整流滤波后产生+15V直流电压,经Q8004切换,为有源功率因数校正电路和主开关电源供电:T8004⑦-⑤绕组感应脉冲由D8009、C8041整流滤波,产生的+7V直流电压经ICSOIO稳压调整为sTBY+5V电压,为机心控制系统提供工作电源。
(2)稳压控制电路
副电源稳压控制电路由下图中的D007、D8008、R8004和电源模块IC8001(TOP209P)④脚接口组成。该脚内设有电流误差放大器,T8004④-③绕组经98006整流、C8013滤波后的电压,经D8007、D8008、R8004加到④脚,通过控制末级MOSFET开关管的导通时间即调整开关脉冲占空比来实现稳压。
TOP209P输出的占空比与④脚馈入电流呈以下关系;在2~6mA范围内,加到TOP209P④脚的反馈电流增大,则占空间减小;反之,馈入电流减小,则占空比增大。因此,如果某种原因使副开关电源输出的直流电压升高→T8004④~③绕组经D8007、D8008、R8004反馈到TOP209P④脚电流增大→开关脉冲占空比减夺→T8004②-①绕组转换储存的能量减少→+15V和+7V直流电压回落到设定值。在电网电压从85~265V变化范围内,副电源输出直流电压谟糙制在±0.5%。
(3)保护功能电路
TOP200P内部有过流保护(OCP)和过热保护(TSD)电路。
与常见电源模块的过流保护不同,TOP209P①脚MOSFET开关管源极没有接过流检测电阻,而是直接接地。它巧妙地利用MOS-FET开关管导通时漏一源沟道内阻RDS作为过流检测电阻,工作时开关管漏流在RDS上的电压降加到过流比较器的同相输入端,与反相输入端设定的VLIM门限电压进行比较:如果开关管过流使VDSON≥VLIM过流比较器翻转。经RS触发器关闭主控门,MOSFET管栅极失去方波激励脉冲而截止。
为防止MOSFET开关管导通瞬间,T8004②-①绕组分布电容和副边绕组中整流二极管反向恢复产生豹脉冲尖峰引起误触发,由增设的前沿闭锁电路在约180ns时间内阻止电流比较器进入工作。
过热保护由一个精密模拟电路执行。若工作时芯片内基板温度超过135℃,则过热保护电路输出高电平,通过RS触发器将HOSFET开关管关断。如果要副电源重新启动,需要切断交流输入再开机,或者瞬间将IC8001④脚电位下拉到启动复位门限电压3.5V以下,使RS触发器恢复初态方可。