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银行多媒体自助设备电源电路原理分析

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点击数:7907 次   录入时间:03-04 11:53:39   整理:http://www.55dianzi.com   开关电源技术

  传统的开关电源采用无源功率因数校正技术,功率因数仅为0.75左右。输入电压和输入电流间存在较大相位差,输入电流呈脉冲状,非正弦,谐波分量很高,不仅给电力系统带来了严重污染,更重要的是造成了电网能源的浪费。在当前大力倡导绿色电源的背景下,提高开关电源的功率因数已经成为电源厂商的当务之急。以功率因数控制芯片为核心的有源功率因数校正电路体积小、重量轻、输入电压适应范围宽和效率高(功率因数接近于1)的优势正逐步取代无源功率补偿技术,在各个领域获得广泛应用。

  一、功率因数补偿工作原理
  
  MC33262功率因数补偿控制芯片电流控制方式是CCM中的峰值电流控制方式。

  内部含有自起动定时器、零电流检测器、电流检测比较器、误差放大器、乘法器、驱动输出以及欠压、过压等保护电路,具体内部结构见右图所示。

  下图所示的功率因数补偿电路主要由功率因数控制芯片MC33262、功率管Q1、升压电感器L3、升压二极管Dl、输出滤波电容C2及反馈环路组成。由于根据实物测绘,难免有错漏。芯片MC33262内的乘法器两个输入端和相关元件组成内外反馈控制电路。内环实现输入电流整形使之成为与电压同相位的标准正弦波。全波整流输出直流脉动电压通过R58和R17组成的电阻分压器取样,输送到MC33262第③脚,加到乘法器的一个输入端。因此,乘法器输出的电流基准为双半波正弦电压,作为零电流比较器的电流基准值。比较真实反应交流(AC)输入电压的波形。当AC输入电压从零按正弦规律变化到峰值时,达到乘法器的输出控制电流传感比较器的门限,迫使通过L3的电流时刻跟踪输入电压按正弦规律轨迹变化,通过的三角形高频电流的峰值包络线,正比于输入交流电压,其平均电流则呈正弦波形,这就意味着电源输入电流也呈正弦波,从而达到功率因数补偿之目的。流过功率管Q1的电流在电阻R4上转换为电压信号,经R9、R12电阻输入到芯片第④脚,经过芯片内置阻容(RC)低通滤波器,输入到MC33262芯片内电流检测比较器的正向输入端,电感L3电流的波形呈高频锯齿三角波,在电流值从零增长到峰值的过程中,Q1是导通的,只要在Rl0上的传感电压超过电流检测比较器的门限电压,片内逻辑电路动作,输出功率管Ql关断;升压电感L3的副边绕组Ns用作L3的高灵敏度的电流传感器,将流过L3的电流检测后,经限流电阻Rll输入到片内零电流检测器,只要电感电流一降至芯片所设置的“零”电平,则零电流检测器将通过置位门锁驱动01导通。在Ql导通期间,升压二极管Dl截止,滤波电容Cl通过负载放电,当01由导通跃变为关断时,L3产生的突变电势使Dl正向偏置导通,L3中的储能经Dl释放,对C2充电,由于Ql和Dl交替导通,使整流桥输出电流经L3连续流动,这就意味着整流二极管在交流电源的半个周期内,导通角趋于1800,功率因数接近于l。MC33262内部方框图

  升压电感L3的副边绕组Ns上的感应电压经D6整流和C5滤波,作为MC33262芯片启动后的辅助工作电源和UC8342芯片的启动电压。

  外环用作有源功率因数校正技术变换器输出直流电压的反馈稳压控制。滤波电容C2两端直流电压通过R18和R7、R15组成的电阻分压器取样,输送到芯片内部误差放大器的反相端,并与误差放大器同相端精密参考电压Vref比较,产生一个直流(DC)误差电压,作为乘法器的另一路输入,控制MC33262输出PWM驱动信号,调节功率管Ql的占空比,以使输出电压稳定。当输出电压上升时,误差放大器输出电压下降,使乘法器输出的基数电流值下降,开关管的导通时间缩短,流过电感的电流下降,从而使输出电压下降,反之,使输出电压上升,以达到稳定输出电压的目的。

  MC33262片内设有欠电压、过电压封锁保护电路;当输入电压下降至使第⑧脚电压低于内置8V参考电压时,封锁PWM脉冲输出;当输出电压升高导致第①脚电压超过1.08V参考电压时,禁止芯片⑦脚驱动脉冲输出,以保证功率因数补偿电路及主电源电路的安全。

  二、主电源工作原理
  
  1.主电源电路是典型的单管他激式开关电路,整个电路的核心是脉宽调制(PWM)控制芯片UC3842。右图中可以看出,UC3842的反馈输入端②脚接地,所以,误差放大器的输入误差电压总是恒定不变的,通过调节误差放大器的增益来改变放大器的输出,从而改变开关信号的占空比,使得输出电压在负载发生较大变化时,输出电压基本不变,具有很好的稳压效果。由Cll、U4、光电耦合器Pl等相关元件组成反馈稳压电路。当某种原因使输出电压升高时,输出电压经R50、R51、R55组成的电阻分压器取样,输入到U4控制极的电压也升高,流过光电耦合器的电流上升,UC3842第①脚电压下降,UC3842增益下降,第⑦脚输出的脉冲占空比减小,功率管Q7导通时间缩短,从而使输出电压下降,反之,使输出电压上升,以达到稳定输出电压的目的。变压器Tl次级有三路输出,分别经整流滤波后获得12V、24V工作电压,N4绕组的电压经D9整流和Cl0滤波后获得的16V电压,作为UC3842启动后的工作电压。

  2.过流保护电路由电阻R26、R40、R41和晶体三极管Q4、Q6等相关元件组成。当某种原因使负载电流上升或短路时,开关管Q7的电流上升,电流取样电阻R41上的电压上升,送到UC3842保护端③脚的电压也上升,当③脚电压上升到1V时,其内部保护电路动作,致使⑥脚输出驱动脉冲占空比减小,输出电压降低,UC3842的供电电压Vaux也跟着降低,当低到UC3842不能工作时,整个电路关闭。同时过流自锁保护三极管Q4、Q6导通,UC3842第⑧脚输出的5V基准电压通过Q4加到③脚保护端,实现过流自锁保护。

  3.由D11、D16、z5、26和光电耦合器等元件组成5V、12V过压自锁保护电路。如当某种原因使12V输出电压过压时,稳压管26击穿,光电耦合器P2(4N35)内的二极管导通发光,其三极管得光而导通,导致二极管Dll也导通,UC3842的①脚电压被钳制在1V以下,其⑥脚输出脉冲占空比为0,主电源停止工作。同时,三极管Q5导通,从而实现过压保护自锁。

功率因数补偿电路




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