OB2211/OB2212
Primary-Side Regulation PWM Power Switch
GENERAL DESCRIPTION
OB2211/OB2212 is an offline PWM Power switch for low power AC/DC charger and adaptor applications. It operates in primary-side sensing and regulation. Consequently, opto-coupler and TL431 could be eliminated from design. Proprietary Constant Voltage (CV) and Constant Current (CC) control is integrated as shown in the figure below. In CC control, the current and output power setting can be adjusted externally by the sense resistor Rs at
CS pin. In CV control, multi-mode operations are utilized to achieve high performance and high efficiency. Device operates in fixed frequency mode at large load conditions, frequency reduction mode at light/medium load and ‘Extended burst mode’ at No/light load conditions. OB2211/OB2212 offers power on soft start control and complete protection coverage with auto-recovery features including Cycle-by-Cycle current limiting,
VDD over-voltage clamp and UVLO, fail-safe protection for open loop fault condition. Excellent EMI performance is achieved with On-Bright proprietary frequency shuffling technique together with soft switching control at the totem pole gate drive output with No-Y cap design.
Fig 1. Typical CC/CV Curve
FEATURES
Primary-side Sensing and Regulation With No
TL431 and Opto-coupler
Multi-mode Operation for High Efficiency Programmable CV and CC Regulation
Adjustable Constant Current and Output Power setting
Frequency Shuffling and Adjustable Gate Drive Greatly Improving EMI
Power on Soft-start Time (4ms)
“Extended Burst Mode Control” for Improved Efficiency and Minimum Standby Design Built-in Leading Edge Blanking (LEB) Cycle-by-Cycle Current Limiting
VDD Under Voltage Lockout with Hysteresis (UVLO) VDD Over Voltage Shutdown and Clamp Auto-restart in Over Voltage condition
Fail-safe protection for open loop fault condition APPLICATIONS
Low Power AC/DC offline SMPS for Cell Phone Charger
Digital Cameras Charger Small Power Adaptor Auxiliary Power for PC, TV etc.
Linear Regulator/RCC Replacement
OB2211 is offered in SOP8 package. OB2212 is offered in DIP8 package
TYPICAL APPLICATION
OB2211/OB2212
Primary-Side Regulation PWM Power Switch
GENERAL INFORMATION
Pin Configuration
The pin map is shown as below for SOP8 and DIP8.
Ordering Information
Part Number Description
OB2211CP SOP8, Pb-free, Tube
OB2211CPA SOP8, Pb-free, T&R
OB2212AP DIP8,
Pb-free
Absolute Maximum Ratings
Parameter Value
Drain Voltage (off state) -0.3V to 650V
VDD Voltage -0.3 to 33 V
VDDG Voltage -0.3 to 33 V
VDD Zener Clamp Continuous
Current
10 mA
CS Input Voltage
-0.3 to 7V
INV Input Voltage -0.3 to 7V
Min/Max Operating Junction
Temperature T J
-20 to 150 o
C
Min/Max Storage Temperature
T stg
-55 to 150 o C
Lead Temperature (Soldering,
10secs)
260 o C
Note: Stresses beyond those listed under “absolute maximum
ratings” may cause permanent damage to the device. These are
stress ratings only, functional operation of the device at these or
any other conditions beyond those indicated under “recommended
operating conditions” is not implied. Exposure to absolute
maximum-rated conditions for extended periods may affect device
reliability.
A : Taping
OB2211/OB2212
Primary-Side Regulation PWM Power Switch
Marking Information
TERMINAL ASSIGNMENTS
Pin Num Pin Name
I/O Description
1 VDDG P Internal Gate Driver Power Supply
2 VDD
P IC DC power supply Input
3 INV I Inverting input of error amplifier (EA). Connected to resistor divider from
primary sensing winding reflecting output voltage. PWM duty cycle is
determined by EA output and current sense signal at pin 4.
4 CS I Current sense input
5/6 Drain O
HV MOSFET Drain Pin. The Drain pin is connected to the primary lead of
the transformer
7/8 GND P Ground
Output Power Table
230VAC±15% 90-264VAC
Product
Open Frame 1 Open Frame 1
OB2211 10W 8W OB2212 20W 12W Notes:
1.
Maximum practical continuous power in an open frame design with sufficient drain pattern as a heat sink, at 50℃ ambient.
BLOCK DIAGRAM
ELECTRICAL CHARACTERISTICS
(T A = 25O C, VDD=VDDG=16V, if not otherwise noted) Symbol Parameter Test Conditions Min Typ Max Unit Supply Voltage (VDD) Section
I DD ST Standby current
VDD=13V 5 10
uA I DD op Operation Current Operation supply current INV=1.25V, CS=0V, VDD=VDDG=20V - 1.0
2.0 mA UVLO(ON) VDD Under Voltage Lockout Enter
7.5 8.5 9.5
V
UVLO(OFF)
VDD Under Voltage Lockout Exit
14.0 15 16.0
V
OVP(ON) Over voltage protection
voltage
CS=0V,INV=1V
Ramp up VDD until gate clock is off
28.5 30.0 31.5
V
V DD _clamp I DD =
10mA 33 V Current Sense Input Section
T LEB LEB time 540 ns Vth_oc V TH _OC_test
780 820 860 mV Td_oc Propagation delay 300 ns Z SENSE _IN Input Impedance 50 Kohm T_ss Soft start time
4
ms
CV Section Freq Normal mode frequency 45 50 55 KHz
Freq_Burst Burst Mode Base Frequency 22
KHz
△f/Freq Frequency shuffling range
+/-4 %
CC Section
Minimum frequency 12 KHz Freq Oscillation Frequency
Maximum frequency 50 KHz Error Amplifier section Vref_EA Reference voltage for EA 1.21 1.25 1.29 V Gdc DC gain of the EA 50 dB GBW
Unity gain bandwidth
37.5
kHz
Power MOSFET Section BVdss Mos Drain-Source Breakdown Voltage
650 V
OB2211
12 15 RDS(on)
Static Drain to Source On Resistance OB2212 10 12
?
CHARACTERIZATION PLOTS
OPERATION DESCRIPTION
OB2211 and OB2212 are cost effective PWM power switch optimized for off-line low power AC/DC applications including battery chargers and adaptors. It operates in primary side sensing and regulation, thus opto-coupler and TL431 are not required. Proprietary CC control and built-in error amplifier can achieve a good CC/CV performance.
z Startup Current and Start up Control Startup current of OB2211/2 is designed to be very low so that VDD could be charged up above UVLO threshold and starts up quickly. A large value startup resistor can therefore be used to minimize the power loss in application.
z Operating Current
The Operating current of OB2211/2 is as low as 1mA. Good efficiency is achieved with the low operating current together with ‘Extended burst mode’ control features.
z Soft Start
OB2211/2 features an internal 4ms soft start to minimize the component electrical over-stress during power on startup. As soon as VDD reaches UVLO(OFF), the control algorithm will ramp peak current voltage threshold gradually from nearly zero to normal setting of 0.82V. Every restart is a soft start.
z CC/CV Operation
OB2211/2 is designed to produce good CC/CV control characteristic as shown in the Fig. 1.
In charger applications, a discharged battery charging starts in the CC portion of the curve until it is nearly full charged and smoothly switches to operate in CV portion of the curve.
In an AC/DC adapter, the normal operation occurs only on the CV portion of the curve. The CC portion provides added cycle-by-cycle current limiting protection. In CV operation, the output voltage is sensed on the primary side and the sensed signal controls the duty cycle through a built-in error amplifier (EA).
To support OB2211/2 proprietary CC/CV control, system needs to be designed in DCM mode for flyback system. When INV is equivalent or larger than 1.25V, the system works in CV control, Otherwise, the system works in CC control.
z Error Amplifier (EA) Connected to a resistor divider from the primary side sensing winding, the inverting input of the Error Amplifier (EA) is compared to an internal reference voltage of 1.25V to regulate the output voltage. The EA output is internally connected to the PWM generator and controls the duty cycle.
z Adjustable CC point and Output Power
In OB2211/2, the CC point and output power
can be externally adjusted by external current sense resistor Rs at CS pin. The output power is adjusted through CC point change. The larger Rs, the smaller CC point is, and the smaller output power becomes, and vice versa
as shown in Fig.2.
Fig. 2 Adjustable output power by changing Rs
z Extended Burst Mode Operation
At light load or zero load condition, most of the power dissipation in a switching mode power supply is from switching loss, the core loss of the transformer and the loss on the snubber circuit. The magnitude of power loss is in proportion to the switching frequency. Lower switching frequency leads to the reduction on the power loss and thus conserves the energy.
OB2211/2 self adjusts the switching frequency according to the loading condition. The switch frequency is reduced at light/no load condition to improve the conversion efficiency. At light load/no load condition, the output of the Error amplifier (EA) drops below the burst mode threshold level and device enters Burst Mode control. The frequency control also eliminates the audio noise at any loading conditions.
z Operation switching frequency
The switching frequency of OB2211/2 is internally set and adjusted according to CC/CV operation. No external frequency setting components are required.
z Frequency shuffling for EMI improvement The frequency Shuffling/jittering (switching frequency modulation) is implemented in OB2211/2. The oscillation frequency is modulated with a pseudo random source so that the tone energy is spread out. The spread spectrum minimizes the conduction band EMI and therefore eases the system design.
z Current Sensing and Leading Edge Blanking
Cycle-by-Cycle current limiting is offered in OB2211/2 current mode PWM control. The switch current is detected by a sense resistor into the CS pin. An internal leading edge blanking circuit chops off the sensed voltage spike at initial internal power MOSFET on state due to snubber diode reverse recovery and surge current of power MOSFET due to Drain/Source Cap so that the external RC filtering on sense input is no longer needed. The PWM duty cycle is determined by the current sense input voltage and the EA output voltage.
z Adjustable Drive Capability
The internal power MOSFET in OB2211/2 is driven by a dedicated gate driver for power switch control. Too weak the gate drive strength results in higher conduction and switch loss of MOSFET while too strong gate drive compromises EMI.
A good tradeoff is achieved through the built-in totem pole gate design with right output strength control. The gate drive strength can be adjusted externally by a resistor connected between VDD and VDDG The low idle loss and good EMI system design is possible with this dedicated control scheme.
z Protection Control
Good power supply system reliability is achieved with its rich protection features including Cycle-by-Cycle current limiting (OCP), VDD over voltage protection and clamp, Power on Soft Start, and Under Voltage Lockout on VDD (UVLO).
VDD is supplied by transformer auxiliary winding output. PWM output of OB2211 is shut down when VDD is higher than 30V due to over voltage protection triggering. The output of OB2211 is shut down when VDD drops below UVLO(ON) limit and Switcher enters power on start-up sequence thereafter.
PACKAGE MECHANICAL DATA
Dimensions In Millimeters Dimensions In Inches Symbol
Min Max Min Max
A 1.350 1.750 0.053 0.069
A1 0.100 0.250 0.004 0.010 A2 1.300 1.550 0.051 0.061
b 0.330 0.510 0.013 0.020
c 0.170 0.250 0.006 0.010
D 4.700 5.150 0.185 0.203
E 3.800 4.000 0.150 0.157
E1 5.800 6.200 0.228 0.244
e 1.270 (BSC) 0.050 (BSC)
L 0.400 1.270 0.016 0.050 θ 0o 8o 0o 8o
Dimensions In Millimeters Dimensions In Inches
Symbol
Min Max Min Max
A 3.710 4.310 0.146 0.170
0.500 0.020 A1
A2 3.200 3.600 0.126 0.142
B 0.350 0.650 0.014 0.026 B1 1.524 (BSC) 0.060 (BSC)
C 0.200 0.360 0.008 0.014
D 9.000 9.500 0.354 0.374
E 6.200 6.600 0.244 0.260 E1 7.320 7.920 0.288 0.312
e 2.540 (BSC) 0.100 (BSC)
L 3.000 3.600 0.118 0.142 E2 8.200 9.000 0.323 0.354
安森美半导体 Magnetics in Switched-Mode Power Supplies 开关电源中的磁性元件
Outline 纲要
Block Diagram of a Typical AC-DC Power Supply 一个典型的交流－直流电源的框图 Specification of the Power Supply 电源的技术规格 Key Magnetic Elements in a Power Supply 电源中的关键磁性元件 Review of Magnetic Concepts 磁概念的回顾 Magnetic Materials 磁性材料 Inductors and Transformers 电感和变压器 References 参考文献
Block Diagram of an AC-DC Power Supply 交流－直流电源框图
Input Filter 输入滤波器 Rectifier 整流器 PFC 功率因数
AC Input 交流 输入
Power Stage 原边电源
TransFormer 变压器
Output Circuits 输出电路
DC Outputs (to loads) 直流输出 （至负载）
Specifications (Abbreviated) 技术规格（精简版）
100-Watt Three-Output Power Supply 100瓦3输出电源
Input Voltage: 输入电压： Input Current: 输入电流： Input Harmonics: 输入谐波： Hold-up Time: 保持时间： Inrush Current: 浪涌电流： Outputs: 输出：
OUTPUT VOLTAGE (V) 输出电压(v) 5 3.3 12
90 – 264 Vac, 47-63 Hz 90－264V交流，47－63Hz 2 A maximum. 最大2A。 Meets IEC1000-3-2 A14 for all load conditions. 在所有负载条件下均符合IEC1000-3-2 A14。 20 ms minimum. 最少20ms。 40 A peak at 264 V (cold start) 在264V时40A峰值（冷启动）
OUTPUT CURRENT (A) 输出电流(v) MIN.最小值 MAX.最大值 1.5 10 0.3 5 0.3 3 TOTAL REGULATION 总调整率 2.0% 2.0% 2.0%
RIPPLE (mV pp) 纹波(mV pp) 50 50 100
开关电源常见四大故障及检修方法 开关电源是各种电子设备必不可缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。由于深圳开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态，功耗小，转化率高，且体积和重量只有线性电源的20%—30%，故目前它已成为稳压电源的主流产品。电子设备电气故障的检修，本着从易到难的原则，基本上都是先从电源入手，在确定其电源正常后，再进行其他部位的检修，且电源故障占电子设备电气故障的大多数。故了解开头电源基本工作原理，熟悉其维修技巧和常见故障，有利于缩短电子设备故障维修时间，提高个人设备维护技能。 1. 无输出，保险管正常这种现象说明开关电源未工作或进入了保护状态。首先要测量电源控制芯片的启动脚是否有启动电压，若无启动电压或者启动电压太低，则要检查启动电阻和启动脚外接的元件是否漏电，此时如电源控制芯片正常，则经上述检查可以迅速查到故障。若有启动电压，则测量控制芯片的输出端在开机瞬间是否有高、低电平的跳变，若无跳变，说明控制芯片坏、外围振荡电路元件或保护电路有问题，可先代换控制芯片，再检查外围元件;若有跳变，一般为开关管不良或损坏。 2. 保险烧或炸主要检查300V上的大滤波电容、整流桥各二极管及开关管等部位，抗干扰电路出问题也会导致保险
烧、发黑。需要注意的是：因开关管击穿导致保险烧一般会把电流检测电阻和电源控制芯片烧坏。负温度系数热敏电阻也很容易和保险一起被烧坏。 3. 有输出电压，但输出电压过高这种故障一般来自于稳压取样和稳压控制电路。在直流输出、取样电阻、误差取样放大器如TL431、光耦、电源控制芯片等电路共同构成一个闭合的控制环路，任何一处出问题就会导致输出电压升高。 4. 输出电压过低除稳压控制电路会引起输出电压低，还有下面一些原因也会引起输出电压低： a. 开关电源负载有短路故障（特别是DC/DC变换器短路或性能不良等），此时，应该断开开关电源电路的所有负载，以区分是开关电源电路还是负载电路有故障。若断开负载电路电压输出正常，说明是负载过重;或仍不正常说明开关电源电路有故障。 b. 输出电压端整流二极管、滤波电容失效等，可以通过代换法进行判断。 c. 开关管的性能下降，必然导致开关管不能正常导通，使电源的内阻增加，带负载能力下降。 12v开关电源维修分析 一.开关电源不启振，出现这种情况，我们首先要查看开关频率是否正确、保护电路是否封锁、电压反馈电路、电流反馈电路又没问题以及开关管是否击穿等。
开关电源之软开关技术在开关电源中的应用阐述 开关电源中的硬开关和软开关是针对开关晶体管而言的。硬开关是不管 开关管上的电压或电流，强行接通或关断开关管。当开关管(漏极和源极之间，或者集电极和发射极之间)的电压及电流较大时，切换开关管，由于开关管状态间的切换(由导通到截止，或由截止到导通)需要一定的时间，这样就会造 成在开关管状态切换的某一段时间内，电压和电流有一个交越区域，这个交 越造成的开关管损耗(开关管的切换损耗)随开关频率的提高而急速增加。 ?若是感性负载，在开关晶体管关断时会感应出尖峰电压。开关频率越高， 关断越快，该感应电压越高。此电压加在开关器件两端，容易造成器件击穿。 ?若是容性负载，在开关晶体管导通瞬间的尖峰电流大。因此，当开关晶体 管在很高的电压下接通时，储存在开关晶体管结电容中的能量将以电流形式 全部耗散在该器件内。频率越高，开通电流尖峰越大，从而会引起开关管的 过热损坏。 ?另外，在次级高频整流回路中的二极管，在由导通变为截止时，有一个反 向恢复期，开关晶体管在此期间内接通时，容易产生很大的冲击电流。显然 频率越高，该冲击电流也越大，对开关晶体管的安全运行造成危害。 ?最后，做硬开关运用的开关电源中，开关晶体管会产生严重的电磁骚扰。 随着频率的提高和电路中的di/dt和du/dt增大，所产生的电磁骚扰也在增大，影响开关电源本身和周围电子设备的正常工作。 ?上述问题严重阻碍了开关器件(开关晶体管和高频整流二极管)工作频率的 提高。近年来开展的软开关技术研究为克服上述缺陷提供了一条有效的途径。和硬开关工作原理不同，理想的软关断过程是电流先降小到零，电压在缓慢
开关整流器的基本原理 一、填空 1、功率变换器的作用是（）。 将高压直流电压转换为频率大于20KHZ的高频脉冲电压 2、整流滤波器电路的作用是（）。 将高频的脉冲电压转换为稳定的直流输出电压 3、开关电源控制器的作用是将输出（）取样，来控制功率开关器件的驱动脉冲的（），从而调整（）以使输出电压可调且稳定。 直流电压、宽度、开通时间。 4、开关整流器的特点有（）、（）、（）、（）、（）、（）及（）。 重量轻、体积小、功率因数同、可闻噪声低、效率高、冲击电流小、模块式结构。 5、采用高频技术，去掉了（），与相控整流器相比较，在输出同等功率的情况下，开关整流器的体积只是相控整流器的（），重量已接近（）。 工频变压器、1/10、1/10。 6、相控整流器的功率随可控硅（）的变化而变化，一般在全导通时，可接近（）以上，而小负载时，仅为左右，经过校正的开关电源功率因数一般在（），以上，并且基本不受（）变化的影响。 导通角、、。 7、在相控整流设备件，工频变压器及滤波电感工作时产生的可闻噪声较大，一般大于（），而开关电源在无风扇的情况下，可闻噪声仅为（）左右。 60db、45db。
8、开关电源采用的功率器件一般（比较）较小，带功率因数补偿的开关电源其整流器效率可达（）以上，较好的可做到（）以上。 88%、91%。 9、目前开关整流器的分类主要有两种，一类是采用（）设计的整流器，一般称之为（），二是采用（）设计的整流器，主要指（）开关整流器。 硬开关技术、SMR、软开关技术、谐振型 10、谐振型技术主要是使各开关器件实现（）或（）导通或截止，从而减少开关损耗，提高开关频率。 零电压、零电流。 11、按有源开关的过零开关方式分类，将谐振型开关技术分为（）—ZCS、（）—ZVS两大类。 12、单端正激变换电路广泛应用于（）变换电路中，被认为是目前可靠性较高，制造不复杂的主要电路之一。 13、单端反激变换电路一般用在（）输出的场合。 14、全桥式功率变换电路主要应用于（）变换电路中。 15、半桥式功率变换电路得到了较广泛的应用，特别是在（）和（）的场合，其应用越来越普遍。 16、开关电源模块的寿命是由模块内部工作（）所决定，温升高低主要是由模块的（）高低所决定，现在市场上大量使用的开关电源技术，主要采用的是（）技术。 17、功率密度就是功率的（），比值越大说明单位体积的功率越大。 18、计算功率有两种方法，一种是（），另一种是模块允许的，在交流和直流变化的全电压范围内所能提供的（）。
开关电源中的光耦的作用 开关电源的光耦主要是隔离、提供反馈信号和开关作用。开关电源电路中光耦的电源是从高频变压器次级电压提供的，当输出电压低于稳压管电压是给信号光耦接通，加大占空比，使得输出电压升高；反之则关断光耦减小占空比，使得输出电压降低。旦高频变压器次级负载超载或开关电路有故障，就没有光耦电源提供，光耦就控制着开关电路不能起振，从而保护开关管不至被击穿烧毁。 通常光耦与TL431一起使用。下面是led电源驱动芯片(开关电源芯 片)TMG0321/TMG0165/TMG0265/TMG03655的部分电路。两电阻串联取样到431R端与内部比较器进行比较.然后根据比出的信号再控制431K端(阳极接光耦那一端)对地的电阻,然后达到控制光耦内部发光二极管的亮度.(光耦内部一边是一发光二极管,一边是一光敏三极管)通过发光的强度.控制另一端三极管的CE端的电阻也就是改变了led电源驱动芯片(开关电源芯 片)TMG0321/TMG0165/TMG0265/TMG0365检测脚的电流（1脚：电压反馈引脚，通过连接光耦到地来调整占控比）.根据电流的大小，led电源驱动芯片(开关电源芯 片)TMG0321/TMG0165/TMG0265/TMG0365就会自动调整输出信号的占空比,达到稳压的目的 TMG0321/TMG0165/TMG0265/TMG0365芯片是一款高集成度、高性能的PWM＋MOSFET 管二合一的电流型离线式开关电源控制器。适用于充电器、电源适配器、LED驱动电源等各类小功率的开关电源。采用DIP8 封装，无需加散热器可输出0～36W 的功率（加散热可以做到更大）。电路结构简单，成本低。具有完善的保护功能，包括过压、欠压、过温、过载及短路等保护。固定振荡频率及抖频功能，可以降低EMI。待机功率低，在待机时进入跳周期模式，符合“能源之星”等待机功耗标准要求。 光耦在开关电源中有两个作用。 1；隔离，把进线220V的强电和电路板电路隔离开来，也就是常说的…冷底板?。 2；同时把后面工作电路中变化的电压信号通过光耦的原端发光二极管转变成光信号照射到次端的光敏二极管从而改变光敏二极管的电阻，在通过这个电阻的变化去控制开关电源，完成了隔离和反馈控制的作用。
第二章 拓扑实际选择 2.1 引言 在设计你的变换器前，你必须首先选择电路拓扑。因为其它所有电路元件设计，像元件选择，磁芯设计，闭环补偿等等都取决于拓扑。所以在设计开始之前，你得首先仔细研究所要开发的电源的要求和技术规范：输入、输出电压，输出功率、输出纹波、电磁兼容要求等等，以保证选择适当的拓扑。 在电力电子技术教科书和开关电源书籍中只是概要地介绍几个基本的拓扑，分别说明这些拓扑工作的基本概念，输出与输入关系，和对元器件基本要求等等，而很少或没有指出该拓扑的长处和短处以及相应的应用场合。而在有关文献中讨论的拓扑就非常多，单就谐振变换器拓扑就有数百种。在如此众多的拓扑中，实际看到经常在产品中使用的拓扑只有大约14种。为何有如此巨大差距？一个很重要的因素是作为电源商品，成本(军品另当别论)和质量作为第一目标。因此，选择的电路拓扑应当考虑到电路复杂性和是否成熟，该拓扑可能使用的元器件定额和是否易购，制造是否需要高级技术人员、特殊的测试设备、元器件是否严格筛选等等，应当从整个电源产品效率、体积、成本以及技术条件和规范综合因素考虑。因此尽管众多研究者为了提高电源效率，减少体积研究如何减少开关损耗，提高开关频率，提出如此多的拓扑，发明者申请了大量专利。这些拓扑和专利在理论上是有价值的，并存在应用的可能性，软开关PWM 和有源箝位等技术都是从研究谐振，准谐振变换器发展而来的。这些新拓扑和专利在某一方面提出了新的途径和方法，但也会带来某些方面的不足，作者和申请者不可能面面俱到。理论上先进就能做出最好产品，这是天真的想法。理论研究始终是探索性的，始终走在生产的前面；而产品是该领域研究最充分，经过若干因素折衷的实践产物。这也是理论研究与生产实际的差别。同时也是专利与生产力的距离。专利往往只是一个好主意（good idea ），只是在某一方面有独创性，是否能转变为产品那就时另一回事。如果为了将效率提高1％，而使得成本提高10％，这是任何厂商不愿意做的。因此很少专利转变为生产力就不足为奇了。但是在体积、重量要求严格而批量小的军品则另当别论。 决定拓扑选择的一个重要因素是输入电压和输出/输入比。图 2.1示出了常用隔离的拓扑相对适用的电压范围。拓扑选择还与输出功率，输出电压路数，输出电压调节范围等有关。一般情况下，对于给定场合你可以应用多种拓扑，不可能说某种拓扑对某种应用是绝对地适用，因为产品设计还有设计者对某种拓扑的经验、元器件是否容易得到、成本要求、对技术人员要求、调试设备和人员素质、生产工艺设备、批量、军品还是民品等等因素有关。因此要选择最好的拓扑，必须熟悉每种拓扑的长处和短处以及拓扑的应用领域。如果随便选择一个拓扑，可能一开始就宣布新电源设计的失败。 2.2 输入和输出 如果输出与输入共地，则可以采用非隔离的 Buck ，Boost 共地变换器。这些电路结构简单，元器 件少。如果输入电压很高，从安全考虑，一般输出 需要与输入隔离。 在选择拓扑之前，你首先应当知道输入电压变 化范围内，输出电压是高于还是低于输入电压？例 如，Buck 变换器仅可用于输出电压低于输入电压的 场合，所以，输出电压应当在任何时候都应当低于 输入电压。如果你要求输入24V ，输出15V ，就可以采用Buck 拓扑；但是输入24V 是从8V ～80V(MIL －STD －704A ），你就不能使用Buck 变换器，因为Buck 变换器不能将8V 变换成15V 。如果输出电压始终高于输入电压，就得采用Boost 拓扑。 ） 图2.1 各种隔离拓扑应用电压范围 如果输出电压与输入电压比太大（或太小）是有限制的，例如输入400V ，要求输出48V 还是采用Buck 变换器，则电压比太大，虽然输出电压始终低于输入电压，但这样大的电压比，尽管没有超出控制芯片的最小占空比范围，但是，限制了开关频率。而且功率器件峰值电流大，功率器件选择困难。如果采用具有隔离的拓扑，可以通过匝比调节合适的占空比。达到较好的性能价格比。 2.3 开关频率和占空比的实际限制 2.3.1 开关频率
开关电源技术 题目一种新型开关电源的设计与应用 指导教师王志娟 学生香标 学号 5 专业自动化 教学单位学院机电工程系（盖章）2013 年 11月 6日 目录 摘要---------------------------------------------------------------------------------------------3
引言---------------------------------------------------------------------------------------------3 第一章开关电源概述-----------------------------------------------------------------------3 1.1 开关电源发展历史与应用力---------------------------------------------------3 1.2 开关电源所用的术语------------------------------------------------------------4 第二章输入电路-----------------------------------------------------------------------------5 2.1 输入保护器件---------------------------------------------------------------------5 2.2 输入阳间电压保护---------------------------------------------------------------5 2.3 输入整流滤波电路原理---------------------------------------------------------6 第三章隔离单端反激式变换器电路------------------------------------------------------7 3.1 单端反激式变换器电路中的开关晶体管------------------------------------7 3.2 单端反激式变换器电路中的变压器绕组------------------------------------8 第四章UC3842的原理及技术参数---------------------------------------------------------8 4.1 UC3842的原理和概述------------------------------------------------------------8 4.2 UC3842的技术参数--------------------------------------------------------------10
摘要：电源是各种电子设备不可或缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠工作。目前，开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代传统技术制造的相控稳压电源，并广泛应用于电子设备中。 本设计的单端正激式开关电源是一种间接直流变流技术，本设计以正激电路为主体，采用以TOPSwitch系列开关电源集成芯片TOP244Y为核心的脉宽调制电路实现交-直-交-直变流，输出稳压稳频的直流电。 关键词开关电源；正激电路；变压器；脉宽调制； ABSTRACT Power is an indispensable part of electronic equipment, its performance directly related to electronic equipment technical indicators and safe work can. At present, switching power supply for has the advantages of small size, light weight, high efficiency, low calorific value and stable performance advantages and replace traditional technology of phased manostat, and widely used in electronic equipment. The design of the single straight separate-excited switching power supply is a kind of indirect dc converter technology, this design was adopted for the main circuit, induced by TOPSwitch series of switch power integration chip TOP244Y as the core of the pulse width modulation circuit implementation delivered straight into - - - the voltage output variable flow straight, dc frequency stability. KEY WORDS Switching power supply；Is induced circuit；Transformer；Pulse width modulation 目录 前言 (1)
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太原理工大学课程设计任务书 指导教师签名：日期：
前言 随着电力电子技术的发展，开关电源的应用越来越广泛。反激式开关电源以其设计简单，体积小巧等优势，广泛应用于小功率场合。开关电源以其小型、轻量和高效率的特点，被广泛地应用于各种电气设备和系统中，其性能的优劣直接关系到整个系统功能的实现。开关稳压电源有多种类型，其中单端反激式开关电源由于具有线路简单，所需要的元器件少，能够提供多路隔离输出等优点而广泛应用于小功率电源领域。 本论文根据输入电压经EMI滤波设计整流桥，再与直流变压器开关管构成反激电路。通过输出反馈经UC3842控制占空比，从而使输出电压稳定。反激电路中开关管开通原边线圈储存能量，副边不导通。原边关断时，线圈储存的能量通过互感向负载提供能量。输出电压反馈由TL431和光耦构成，当输出稳定时，有一个稳定的电流；当输出电压增大时，TL431分流增加，发光二极管亮度改变，使三级管电流改变，致使开关管控制导通占空比改变，从而使输出电压减小。另外，芯片UC3842引脚接一电流反馈，通过控制分压值实现截流保护，防止输出过电流。 设计中，直流变压器的设计是重点，需要计算其原边电感，原副边匝数，铁芯的选择，根据这些参数构造电路图，计算各电容电阻值及二极管承受的反压，选择合适的型号。 论文先介绍了开关电源及反激式开关电源，然后介绍器件选型，再分部分介绍主电路、控制电路和保护电路，最后附表为选择时参数参考表和总电路图。
目录 前言 第一章开关电源概述 (1) 1.1开关电源综述 (1) 1.2反激式开关电源介绍 (2) 第二章总体方案的确定 (2) 2.1总体设计思路及框图 (2) 2.2仿真原理图 (3) 第三章具体电路设计 (5) 3.1EMI滤波电路 (5) 3.2整流滤波电路设计 (6) 3.3高频变压器的设计 (7) 3.4控制反馈电路的设计 (15) 3.5保护电路的设计 (17) 3.6输出侧滤波电路设计 (18) 第四章电路仿真与结果 (19) 4.1 EMI滤波电路 (19) 4.2整流电路 (21) 4.3反激型电路 (22) 4.4反馈电路 (23) 4.5总电路 (24) 心得体会 (25) 参考文献 (26)
开关电源初级地与次级地之前的电容有什么作用 安全电容的打摩 1、关于安全电容 电磁波信号与电子元件作用，产生干扰现象，称为EMI（ELECTRO MAGNETIC INTERFERENCE：电磁干扰）。在交流电源输入端，一般都设置由安全电容构成的EMI滤波器来抑制EMI传导干扰。安全电容包括X电容和Y电容。 （1）Y电容 在IEC950国际标准中，将在火线（L）和地线（G）间以及零线（N）和地线间并接的电容，称之为Y电容。Y电容外观多为橙色或蓝色。外壳标有安全认证标志，如美国的UL、加拿大的CSA、德国的VDE、欧共体的CE和我国的CCEE长城等标志。 Y电容容量一般不能超过4700PF，而耐压必须较高。虽然标称耐压值为AC250V或AC275V，但其真正的直流耐压一般必须高达5000V以上。因此不能随意使用标称耐压AC250V或者DC400V之类的普通电容来代用，以防引起电子设备漏电或机壳带电，容易危及人身安全及生命。 （2）X电容 我们将在火线和零线之间并联的电容，统称为X电容。一般我们长称为安规电容，X电容外观多为黄色，其容值允许比Y电容的容值大。作为安全电容，和Y电容要求一样，也必须取得安全检测机构的认证。 X电容同样标有安全认证标志和耐压AC250V或AC275V字样，但其真正的直流耐压通常要大于2000V。一般情况下，X电容多选用纹波电流比较大的聚脂薄膜类电容。此类电容的体积较大，但内阻较小，允许瞬间充放电电流很大，而普通电容的动态内阻较高，纹波电流指标很低。如果用普通电容代替X电容，除了电容耐压值无法满足标准之外，纹波电流指标也难以符合要求。 2、安全电容的打摩 我们将430接收机开关电源的初级部分电路和同洲CDVB3188C开关电源电路作了对比。 在同洲CDVB3188C开关电源初级部分电路中，由共模扼流圈（亦称共模电感）LEM801和安全电容CX101、CX102、CY801、CY802 构成EMI滤波器。其中LEM801主要用来滤除共模干扰，其电感量与EMI滤波顺的额定电流有关。X电容CX101、CX102接在交流电源的进线端，主要滤除电网输电线之间的差模干扰。Y电容CY801、CY802跨接在输入端，并将电容的中点接直流地端，以有效抑制共模干扰。Y电容CY803接在初级直流高压与次级直流地之间，能滤除初次级耦合产生的共模干扰。 EMI滤波器不但可防止经市电线路进入的各种对称或非对称的干扰信号进入接收机内，也可防止开关电源本身产生的高次谐波脉冲串入市电中，对接在电网上的其它电器设备产生干扰，它是开关电源电路必不可少的组成部分。而在430系列接收机的开关电源中，EMI滤波器仅仅由共模电感L1和X电容C1构成，Y电容C11接在初级交流地（热地）与次级直流地之间，滤除初次级耦合产生的共模干扰。我们可以参照CDVB3188C开关电源初级部分电路对其进行打摩，将没有的元件给它添加上。 有烧友询问，所使用的430接收机在工作或待机的状态下，只要一接上连接室外天线的馈线，家里的漏电保护开关就会跳闸。究其原因应该是Y电容C11漏电或选用容量偏大所致。由于烧友们的室外天线一般是通过金属膨胀螺丝对地固定的，天线上高频头的外壳也就通过固定支架直接接地了；当通过馈线连接到接收机时，接收机的直流地（即外壳）也就相当于接地，如果C11漏电或选用元件的容量偏大，则接收机电源的交流热地和大地构成一个回路，导致
开关电源里元件的类型和用途---深圳市森树强电子科技有限公司 开关电源里元件的类型和用途 一、特种二极管： 1. 快恢复二极管（FRD）----快恢复二极管的反向恢复时间一般为几百纳秒，正向压降为0.6V~1V，正向电流为几安培至几千安培，反向峰值电压可达几百伏特至几千伏特，可用作开关电源中的输出整流管、一次侧钳位保护电路的阻塞二极管。 2. 超快恢复二极管（SRD）----超快恢复二极管则是在快恢复二极管基础上发展而成的，其反向恢复电荷进一步减小，反向恢复时间可低至几十纳秒，可用作开关电源适配器输出整流管、阻塞二极管、反馈电路中的整流管。 3. 肖特基二极管（SBD）----全称为肖特基势垒二极管，它属于低电压、低功耗、大电流、超高速半导体功率器件，其反向恢复时间可小到几纳秒，正向导通压降仅为0.4V左右，整流电流可达几十至几百安培。特别适合做开关电源充电器低压输出电路中的整流二极管、续流二极管。 4. 瞬变变压抑制二极管（TVS）----亦称瞬态电压抑制器，其响应速度极快、钳位电压稳定，是一种新型过电压保护器件，可用来保护开关电源PWM集成电路、MOS 功率器件以及其他对电压敏感的半导体器件。 5. 双向触发二极管（DIAC）----亦称二端交流器件，常与晶闸管配套使用，构成开关电源变压器输出过电压保护电路。 二、特种电阻器： 1. 熔断电阻器（FR）----熔断电阻器亦称保险电阻器或可熔断电阻器，它兼有电阻器和熔断器的功能，熔断电流从几十毫安到几十安培，熔断时间为几秒至几十秒。
2. 自恢复熔丝管（RF）----亦称自恢复保险丝，具有可自动复原的性能，反复使用，不需要维修更换。 3. 软启动电阻----它属于负温度系数热敏电阻（NTCR）,其特点时标称阻值低（仅为1Ω~47Ω）、额定功率高（10~500W）、工作电流大（1~10A）,适合作开关电源 适配器的启动保护元件。 4. 压敏电阻器（VSR）----工作电压范围宽（6V~3000V,分若干档），对过电压脉冲响应速度快（几纳秒至几十纳秒），耐冲击电流的能力很强（可达100A~20Ka）,漏电流小（低于几微安至几十微安），电阻温度系数低（小于0.05%/℃），价格低廉。可构成开关电源适配器的过电压保护电路、防雷击保护电路、消除火花电路、浪涌电 压吸收回路等。 5. 数字电位器（DCP）----与可调式开关稳压器配套使用，构成可编程开关稳压器。 三、晶闸管： 1. 单向晶闸管（SCR）----与双向触发二极管配套使用，构成过开关电源适配器的电压保护电路。 2. 双向晶闸管（TRIAC）----可构成开关电源交流输入侧的过电压保护电路。 四、光耦合器：线性光耦合器的电流传输比（CTR）与直流输入电流（If）的特性曲线具有良好的线性度。在传输小信号时，能使输出与输入呈线性关系，适合构成精 密开关电源中的光藕反馈电路，并实现二次侧与一次侧的隔离。 五、滤波器：亦称EMI滤波器，它属于双向射频滤波器，一方面能滤除从交流线引入的外部电磁干扰；另一方面还可避免开关电源适配器向外部发出噪声干扰，能显 著提高开关电源适配器的抗干扰能力，并使开关电源符合电磁兼容性（EMC）标准。
你了解开关电源上各个电子元件的作用吗 认识你的电源 以往在采购计算机配件时，电源是最容易被忽视的组件之一，不过其各路电压输出规格、电压稳定性、发生异常时的保护性却有相当重要的地位，因为主机所有配件的所需电力均需由电源供应器供应，同时随着各硬件于不同状态下的耗电量去调节输出负载，又要兼顾长时间操作及全载输出的稳定性，而电源发生故障时或是负载产生异常，保护系统须立即介入，以避免过电压/电流造成装置损坏；对于全球能源吃紧，新款电源供应器除了上述特性外，也开始讲求提高转换效率，例如80PLUS就是代表电源供应器通过高效率认证的标章之一。 常见的计算机用电源的功能是将输入的交流市电(AC110V/220V)，经过隔离型交换式降压电路转换出各硬件所需的各种低压直流电：3.3V、5V、12V、-12V及提供计算机关闭时待命用的5V Standby(5VSB)。所以电源部同时具备了耐高压、大功率的组件以及处理低电压及控制信号的小功率组件。 电源转换流程为交流输入→EMI滤波电路→整流电路→功率因数修正电路(主动或是被动PFC)→功率级一次侧(高压侧)开关电路转换成脉流→主要变压器→功率级二次侧(低压侧)整流电路→电压调整电路(例如磁性放大电路或是DC-DC转换电路)→滤波(平滑输出纹波，由电感及电容组成)电路→电源管理电路监控输出。
以下从交流输入端EMI滤波电路常见的组件开始介绍。 交流电输入插座 ■交流电输入插座 此为交流电从外部输入电源的第一道关卡，为了阻隔来自电力在线干扰，以及避免电源运作所产生的交换噪声经电力线往外散布干扰其它用电装置，都会于交流输入端安装一至二阶的EMI(电磁干扰)Filter(滤波器)，其功能就是一个低通滤波器，将交流电中所含高频的噪声旁路或是导向接地线，只让60Hz左右的波型通过。 上面照片中，中央为一体式EMI滤波器电源插座，滤波电路整个包于铁壳中，能更有效避免噪声外泄；右方的则是以小片电路板制作EMI滤波电路，通常使用于无足够深度安装
优秀论文审核通过 未经允许切勿外传 设计题目：12V5A直流开关电源姓名： 专业： 班级： 学号：
系部： 同组人： 指导教师： 年月日 摘要 本文介绍一种以UC3842作为控制核心，根据UC3842的应用特点，设计了一种基于该电流型PWM控制芯片、实现输出电压可调的开关稳压电源电路。开关电源是利用现代电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。开关电源比普通的线性电源效率高，开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。 关键词：UC3842、开关电源、PWM 引言 开关电源是运用现代电力电子技术,控制开关开启和关闭的时候,这个比率的输出电压稳定的电源,电源一般由脉宽调制控制集成电路和场效应晶体管。开关电源、线性电源,并与成本的功率输出的增加,但这两种不同的
发展速度。在某一线性功率成本的输出功率的观点,但高于开关电源,它被称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新、开关电源技术在不断的创新,这一成本更低的输出功率对于移动、开关电源提供了广阔的发展空间 第一章开关电源概述 1.1 开关电源发展历史与应用力 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和功率开关器件（如MOS-FET）等构成。简单的说：就是开关型直流稳压电源。开关电源把直流电源或交流电源通过它可以获得一个稳定的直流电压源。它具有效率高，输出电压稳定，交流纹波小，体积小和重量轻的许多优点。获得广泛使用。 高频开关电源的发展方向是高频开关电源、小型化、使开关电源到更广阔的应用领域,尤其是在高技术领域的应用,促进高新技术产品的小型化、光。另一个开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源和保护环境,具有重要的意义。 噪音和纹波：附加在直流输出信号上的交流电压和高频尖峰信号的峰值。用示波器测量其纹波幅值，通常是以mv度量。 第二章输入电路 适，在负载电流达到稳定状态时，其阻值应该是最小。这样，就不会影响整个开关电源的效率。 2.2 输入阳间电压保护 在一般情况下，交流电网上的电压为115v或230v左右，但有时也会
第一部分：电源指标的概念、定义 一．描述输入电压影响输出电压的几个指标形式。 1．绝对稳压系数。 A．绝对稳压系数：表示负载不变时，稳压电源输出直流变化量U0△与输入电网变化量Ui△之比。既： K=U0/Ui△△。 B．相对稳压系数：表示负载不变时，稳压器输出直流电压Uo的相对变化量Uo△与输出电网Ui的相对变化量Ui△之比。急： S=Uo/△Uo / Ui/△Ui 2. 电网调整率。 它表示输入电网电压由额定值变化+-10%时，稳压电源输出电压的相对变化量，有时也以绝对值表示。 3. 电压稳定度。 负载电流保持为额定围的任何值，输入电压在规定的围变化所引起的输出电压相对变化Uo/Uo△（百分值），称为稳压器的电压稳定度。 二．负载对输出电压影响的几种指标形式。 1．负载调整率（也称电流调整率）。在额定电网电压下，负载电流从零变化到最大时，输出电压的最大相对变化量，常用百分数表示，有时也用绝对变化量表示。 2．输出电阻（也称等效阻或阻）。在额定电网电压下，由于负载电流变化IL△引起输出电压变化Uo△，则输出电阻为Ro=|Uo/IL|△△欧。 三．纹波电压的几个指标形式。 1．最大纹波电压。在额定输出电压和负载电流下，输出电压的纹波（包括噪声）的绝对值的大小，通常以峰峰值或有效值表示。 2．纹波系数Y（%）。在额定负载电流下，输出纹波电压的有效值Urms与输出直流电压Uo之比，既y=Umrs/Uo x100% 3．纹波电压抑制比。在规定的纹波频率（例如50HZ）下，输出电压中的纹波电压Ui~与输出电压中的纹波电压Uo~之比，即：纹波电压抑制比=Ui~/Uo~ 。 这里声明一下：噪声不同于纹波。纹波是出现在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分，用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在输出电压的0.5%以下；噪声是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分，也用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在输出电压的1%左右。纹波噪声是二者的合成，用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在输出电压的2%以下。
第二部分 开关电源中磁元件 第五章 变换器中磁芯的工作要求 在功率变换中，应用了多种磁性元件：如脉冲、功率变压器，交、直流滤波电感，交、直流互感器，EMC 滤波电感以及谐振和缓冲吸收电感等。但就磁芯工作状态主要分为四种，其代表性功率电路—Buck 变换器滤波电感、正激、推挽变压器和磁放大器中磁元件磁芯就属于这四种工作状态. 5.1 Ⅰ类工作状态－Buck 变换器滤波电感磁芯 图5.1(a)所示为输出与输入共地的Buck 变换器的基本电路。输出由R 1和R 2取样，与基准U r 比较、误差放大，然后与三角波比较，输出PWM 信号，去控制功率开关S 的导通时间。假设电路进入稳态，U o 为常数，L 为线性电感。开关S 闭合时，输入电压U i 与输出电压U o 之差加到电感L 上(图5.1(b))，续流二极管D 截止，电感中电流线性增长(图(d))，直至开关打开前，电感存储能量。当开关打开时，电感中电流趋向减少，电感产生一个反向感应电势，试图维持原电流流通方向，迫使二极管D 导通，将电感中的能量传输到输出电容和负载，电感放出能量，电感电流线性下降。电感电流增加量（ΔI =(U i - U o )T on /L ）应当等于减少量（U o T of /L ）,由此得到U o ＝T on U i /T =DU i 。 通过改变功率开关的占空度D ，就可以控制每个周期导通期间存储在电感中的能量，从而控制了变换器的输出电压。 图 5.1(d)中，电感电流在整个周期内流通（可以过零或反向），电感这种状态称为电流连续状态。电感电流的平均值，即纹波的中心值等于输出电流I o 。当输出电流下降时，电感电流的变化率没有改变，斜坡的中心值在下降。当输出电流达到变化量的一半时，斜坡的起始端达到零(图5.1(d)中虚线三角波)。这种工作状态称为电感电流临界连续。 如果再继续减少负载电流，即增大负载电阻，输出电压将要增加。负反馈电路使得功率开关导通时间减少，以保持输出电压稳定。虽然电流变化率不变，电流变化量减少。因此，在下一个导通时间到来之前电感电流已下降到 零。电感电流开始断续(图5.2)。此时，为了保持输出电压 稳定，占空度随负载电流变化很大。 在电感电流断续前，一直保持U o =DU i (D =T on /T －占空度)。由于功率开关导通压降和线圈电阻压降随输出电流减 少，导通时间轻微地改变。进入断续以后，U o =DU i 不再成立。 U (b) i (c) t i L (φo (d) 图 5.1 基本Buck 变换器及其波形图 U i 图5.2 电感电流断续波形