3、主开关电源电路
主开关电源原理电路如上图所示,它由双端输出式脉宽/脉频调制器MB3759、半桥式驱动器IR2112、MOSFET功率管Q8015-Q8014和开关变压器T8005等相关元器件组成,属于典型准谐振半桥式开关稳压电源。与单端式开关电源相比,开关变压器的主要作用不再是储能,而是传递能量,因而体积小、变换效率高,开关管等关键元器件的耐压要求降低:而且开关变压器绕组电压为正负半周对称的纯交流高频脉冲,没有直流成份,避免因偏磁导致开关变压器磁心饱和,电路工作可靠性更高。
(I)MB1759和IR2112简介
双端输出式脉宽/脉频调制器MB3759内部方框电路如右图所示,内部功能包括:基准电压源、OSC振荡器、死区时间比较器、PWM调制器、两个独立的误差放大器、D触发器、门控电路以及双路驱动放大器。MB3759各引脚功能说明如下:
①脚-EAMP1+:误差比较放大器I的同相输入端。
②脚-EAMP1-:误差比较放大器I的反相输入端。
③脚-FEEDBACK:误差比较放大器输出端。
④脚-DCT:死区时间控制端,上图电路接地。
⑤脚-CT:外接OSC振荡器定时电容、与⑥脚外接电阻决定OSC振荡工作频率。
⑥脚-RT:除外接定时电阻R8041之外,还并接有IC8003与IC8008构成的脉宽/脉频反馈调制电路,用以稳定电源输出电压。
⑦脚-GND:内部控制电路公共接地端。
⑧脚-C1:内部驱动管T1的集电极。
⑨脚-E1:内部驱动管T1的发射极。
⑩脚-E2:内部驱动管T2的发射极。
11脚-C2:内部驱动管T2的集电极。
12脚-VCC:内部控制电路电源供电。
13脚-DPC:输出方式控制:该脚为高电平时,⑨、⑩脚输出相位差180度的驱动脉冲:为低电平时,⑨、⑩脚强制输出高电平脉冲,上图电路中⑨、⑩脚输出反相的驱动脉冲。
14脚-OUFREF:内部5.0V基准电压输出。
15脚-EAMP2-:误差比较放大器Ⅱ的反相输入端。
16脚-EAMP2+:误差比较放大器Ⅱ的同相输入端。
半桥式驱动器IR2112内含比较器、Rs触发器、电平移位、脉冲发生器、脉冲滤波器、检波和延时器以及两路由MOSEFT管构成的推动放大器等,其14只引脚功能说明如下:
①脚-LO:低端驱动脉冲输出,经隔离电阻R8048接开关管Q8014栅极,以限制MOSFET管绝缘栅分布电容的充电电流。
②脚-COM;低端输出基准端,与机心热地连接。
③脚-VCC:低端Rs触发电路和驱动级供电端。
④、⑧、14脚-NC:空脚。
⑤脚-VS:高端输出基准端,接开关变压器主绕组。
⑥脚-YB:高端驱动级供电,外接由隔离二极管和电容(D8045、C8032)组成的白举升压电路,VB~VS+VCC=380/2+15V⑦脚-HD:高端驱动脉冲输出,经R8046接Q8015栅极。
⑨脚-VDD:前级电路电源供电。
⑩脚-HIN:高端激励脉冲输入。
11脚-SD:高/低两路激励脉冲输入公共端,接地。
12脚-LIN:低端激励脉冲输入。
13脚-VSS:前级电路负电源供电,接地。
(2)半桥式谐振与供电
副开关电源的+15V电压由Q8004切换选通加到上图的IC8005 12、⑧脚和IC8006③、⑨脚。IC8005 12脚内的基准电压源将输入电压稳压调整成+5V,为内部控制电路供电,同时从14脚输出加到13、15脚,并由R8039、R8038分压加到②脚;IC8005内部电流源对⑤脚外接电容C8029恒流充电,然后通过⑥脚外接电阻R804l等放电,在定时电容C8029上形成锯齿波脉冲,分别送到死区时间比较器和PWM比较器的反相输入端,经这两个比较器控制后再通过D触发器处理成二路时序反相的激励脉冲,通过驱动级T1和T2缓冲放大后从IC8005⑨、⑩脚输出。
两路激励脉冲分别加到IC8006的⑩脚和12脚,经比较器和RS触发器组成的整形电路整形后得到方波激励脉冲,然后经电平移位再触发双路RS电路,使之输出相位差为180度的两路方波脉冲:正向方波用于驱动开关管栅极;负向方波作为灌入电流,使MOSFET开关管工作在理想的“开”和“关”状态。
为了杜绝两只MOSFET开关管同时导通,低端输入脉冲通道中RS触发器前加入了DELAY延迟电路。只有在高端输出负向驱动脉冲使开关管Q8015截止后,经过延时后低端才输出正向驱动脉冲去激励开关管Q8014导通。两路RS触发器采用不同的供电电源、且各自具有独立的参考点,使两组输出相互隔离。
在驱动芯片IC8006⑦脚输出正向驱动脉冲时,①脚输出负向驱动脉冲。这时Q8015导通、Q8014截止,APFC电路提供的380V电源电流流经R8034→Q8015漏-源极→T8005①-③绕组→C8039→公共热地构成的闭合回路,给电容器C8039充电,充电电流方向相对T8005①-③绕组是从上自下。待IC8006⑦脚输出负向驱动脉冲、①脚输出正向驱动脉冲时,Q8015截止、Q8014导通,电容C8039上的电压通过T8005③-①绕组→Q8014漏-源极→R8006→公共热地构成的闭合回硌放电,放电电流方向相对T8005①-③绕组是从下自上。这样周期性变化的高频电流在T8005①-③绕组中激发开关脉冲占空比和频率控制的感生电动势,通过同芯线圈间的互感作用,在T8005各二次绕组得到相应的高频感应脉冲。
参阅下图,其中T8005⑧-⑦和⑨-⑦绕组感应脉冲由D8057、D8058、C8044、C8054全波整流,产生+5.0V直流电压,由IC8012和IC8013稳压调整成+2.5V与+3.3V电压,这三组电压为机心所有数字电路供电。
T8005 11-⑩-12绕组感应脉冲由D8056、C8073、C8053全波整流,产生+16V直流电压,由IC8011稳压调整+12V电压,为极心模拟电路供电。
T8005 14-13-15绕组感应脉冲由D8052、D8053、C8058全波整流。产生+40V直流电压,为UHP冷光源(背光灯)供电。
T8005 12-16-18绕组感应脉冲由D8051、C8063~C8066桥式整流滤波,产生S+20V和S-20V直流电压,为音频功放级供电。