①首先要搞清楚開關(guān)電源控制芯片SG6848D的內(nèi)部電路基本組成和引腳功能。要了解SG6848D的有關(guān)資料,可以查閱相關(guān)書籍,也可以通過網(wǎng)絡(luò)下載相應(yīng)的數(shù)據(jù)手冊。
SG6848D是由System General公司開發(fā)的一款高性能脈寬調(diào)制型(PWM)控制器,具有引腳數(shù)量少、外圍電路簡單、安裝調(diào)試簡便、性能優(yōu)良、價格低廉等優(yōu)點,可精確地控制占空比,實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出。SG6848D內(nèi)部電路如圖5-3所示,主要由振蕩器、PWM比較器、過流比較器(OCP)、欠壓比較器(UVLO)、脈沖驅(qū)動電路等幾部分組成,各引腳功能如表5-1所示。
②電路中,振蕩電路在電源控制芯片SG6848D內(nèi)部,經(jīng)驅(qū)動后,由SG6848D的①腳輸出,加到開關(guān)管VT1的柵極,驅(qū)動VTI工作在開關(guān)狀態(tài),開關(guān)管VT1只工作在開關(guān)狀態(tài),不參與振蕩,因此,這是一個他激式開關(guān)電源。
⑨開關(guān)電源控制芯片SG6848D的②腳為供電端,實際上也是電源啟動端,具體工作過程是:C2兩端產(chǎn)生的300V左右的直流電壓一方面經(jīng)開關(guān)變壓器T1的一次繞組NP加到開關(guān)管VT1的漏極;另一方面,經(jīng)R2降壓,加到電源控制芯片SG6848D的②腳,為SG6848D提供啟動電流,使SG6848D啟動,并使振蕩電路進入工作狀態(tài)。SG6848D啟動后,其①腳(GATE端)輸出PWM控制脈沖,驅(qū)動開關(guān)管VTI工作在開關(guān)狀態(tài),開關(guān)變壓器T1的NF繞組輸出的感應(yīng)電動勢,經(jīng)二極管VD7整流、C4濾波后產(chǎn)生直流工作電壓為SG6848D的②腳提供持續(xù)的供電,維持著SG6848D的正常工作狀態(tài)。 ④該開關(guān)電源穩(wěn)壓電路采用直接取樣方式,工作過程比較簡單,具體如下:當輸出電壓超過12V時,經(jīng)R7、R8分壓后,IC3 (TL431)的R極電壓升高,根據(jù)TL431的特點,此時其K極電壓會降低,因而會使得流過
光電耦合器IC2 (PC817A)內(nèi)部
發(fā)光二極管的電流增大,二極管發(fā)光亮度增加,使IC2內(nèi)部的光敏三極管導(dǎo)通程度增強,等效電阻減小,經(jīng)與SG6848D的⑦腳內(nèi)部電阻分壓后,使SG6848D的⑦腳電壓下降,于是SG6848D的①腳的輸出脈沖占空比變小,輸出端電壓下降。當電壓低于12V時,控制過程相反,使輸出電壓升高。
⑤SG6848D內(nèi)部集成有過流和欠壓保護,只需少量外圍元器件,即可組成一個完整的保護電路,對于本例,主要保護電路有欠壓保護電路和過流保護電路。
SG6848D本身具有欠壓保護功能。當SG6848D的⑦腳電壓低于11.7V時,SG6848D內(nèi)部的欠壓鎖定器的輸出變?yōu)榈碗娖?,①腳停止輸出PWM驅(qū)動脈沖,開關(guān)管VTI截止開關(guān)電源停止工作。
很多電源控制芯片都具有欠壓保護電路,其保護機理基本一致。
過流保護電路由取樣電阻R5以及SG6848D的④腳內(nèi)部電路組成。當負載短路或其他原因引起開關(guān)管VT1電流增加時,取樣電阻R5上的電壓升高。當SG6848D r的(④腳壓達到I.OV時,SG6848D的①腳停止輸出PWM脈沖,使開關(guān)管VT1截止,從而達到了過流保護的目的。
這種過流保護電路在并聯(lián)型開關(guān)電源中得到了廣泛應(yīng)用。
2.并聯(lián)他激式單管開關(guān)電源電路識別之二(正激型)
以上介紹的是反激型并聯(lián)他激式單管開關(guān)電源,除此之外,還有正激型,圖5-4所示是采用開關(guān)電源控制芯片UC3842的正激型并聯(lián)他激式單管開關(guān)電源。
從開關(guān)變壓器T1的同名端(T1中的小圓點)可以看出,這是一個正激型開關(guān)電源,要識別這個開關(guān)電源,應(yīng)注意以下幾個要點。
①了解開關(guān)電源控制芯片UC3842的內(nèi)部電路基本組成和引腳功能。電流模式類開關(guān)電源控制電路UC3842是8腳單端PWM控制芯片,引腳功能如表5-2所示,其內(nèi)部電路框圖如圖5-5所示。
UC3842主要由基準電壓發(fā)生器、VCC欠壓保護電路、振蕩器、PWM閉鎖保護、推挽放大電路、誤差放大器及電流比較器等電路組成。
UC3842只需少量的外圍元器件(振蕩定時元器件、開關(guān)管、開關(guān)變壓器等),即可構(gòu)成一個功能完善的他激式開關(guān)電源,如圖5-6所示。
②開關(guān)電源控制芯片UC3842的⑦腳為供電端,也是電源啟動端,具體工作過程是:接通電源開關(guān)后,市電電壓經(jīng)整流、濾波后,獲得約300V的直流電壓,一路經(jīng)開關(guān)變壓器的一次繞組送到開關(guān)管VT1的漏極;另一路經(jīng)R2對C8進行充電,當C8兩端電壓達到16V時,則加到UC3842的⑦腳同相輸入端的電壓超過16V,此時,UC3842的施密特比較器C4(參見UC3842內(nèi)部
電路圖)輸出高電平,使5V基準穩(wěn)壓電路工作,從③腳輸出5V基準電壓,當⑦腳電壓降為10V時,施密特比較器C4輸出低電平,5V基準穩(wěn)壓電路停止工作。當開關(guān)電源正常工作后,T1的二次繞組N3上感應(yīng)的脈沖電壓經(jīng)VD6、R5、C8整流濾波后產(chǎn)生16V左右直流電壓,將取代啟動電路,為UC3842的⑦腳供電。 ⑨UC3842的振蕩電路比較典型,下面簡要分析:當UC3842啟動后,⑧腳輸出5V電壓,5V電壓經(jīng)R3、C6形成回路,對C6充電,當C6充電到一定值時,C6就通過UC3842迅速放電,一方面在UC3842的④腳上產(chǎn)生鋸齒波電壓,使UC3842工作在自由振蕩狀態(tài);另一方面,控制UC3842內(nèi)部振蕩器輸出脈寬很窄的矩形正脈沖,其對應(yīng)關(guān)系如圖5-7所示。
UC3842內(nèi)部產(chǎn)生的矩形正脈沖一方面加到或非門的②腳,控制或非門④腳為低(VT2截止),⑤腳為高(VT3導(dǎo)通);另一方面,該正脈沖還送到R-S觸發(fā)器的置位端(S),使R-S觸發(fā)器置“1”,即Q為“1”,Q為“0”。此正脈沖過后,或非門的②腳變?yōu)榈碗娖剑▽蚍情T的輸入無影響),由于R-S觸發(fā)器仍保持Q為“0”的狀態(tài),則或非門的④腳輸出高電平(VT2導(dǎo)通),⑤腳輸出低電平(VT3截止),此時,UC3842的⑥腳輸出高電平,控制開關(guān)管VT1導(dǎo)通。
VTI導(dǎo)通后,300V直流電壓經(jīng)開關(guān)變壓器T1的N1繞組一VTI的D極一VT1的S極一R6形成回路,流過回路的鋸齒波電流在R6兩端產(chǎn)生鋸齒波電壓,加到UC3842的③腳(電流比較器C2的同相輸入端),當C2同相輸入端高于其反相輸入端電壓時,C2輸出高電平控制R-S觸發(fā)器復(fù)位,Q為“l(fā)”,使或非門的④腳輸出低電平(VT2截止),⑤腳輸出高電平(VT3導(dǎo)通),此時,UC3842的⑥腳輸出低電平,控制開關(guān)管VTl截止。
當UC3842內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生的下一個正脈沖到來后,又重復(fù)以上過程,從而從UC3842的⑥腳輸出具有一定占空比的矩形脈沖,控制開關(guān)管VTI不斷地導(dǎo)通與截止。
根據(jù)以上分析,得出以下結(jié)論:UC3842的⑥腳驅(qū)動脈沖高電平開始時刻(即開關(guān)管VTI的導(dǎo)通時刻)由UC3842內(nèi)部振蕩器輸出的正脈沖的下降沿觸發(fā),⑥腳的高電平持續(xù)時間(即開關(guān)管VTI的導(dǎo)通時間)由③腳的鋸齒波電壓以及①腳取樣電壓(或②腳取樣電壓)共同控制。⑥腳驅(qū)動脈沖周期T由④腳的鋸齒波振蕩周期決定。
④UC3842的內(nèi)部誤差放大器C1主要用于穩(wěn)壓和調(diào)壓,其同相輸入端接2.5V基準電壓,反相輸入端一般接誤差取樣電壓,不過,該電源電路比較特殊,C1反相輸入端沒有接取樣電壓,而是直接接地,即C1誤差放大器未采用;用于穩(wěn)壓的取樣電壓直接接到了UC3842的①腳,即C1的輸出端。
為了更深入地了解UC3842的穩(wěn)壓原理,我們簡單作一個計算。
設(shè)C1放大器的輸出端電壓為U1,C2的反相輸入端電壓為U2,則U1、U2存在如下關(guān)系(設(shè)二極管正向?qū)妷簽?.7V):
設(shè)流過開關(guān)管VTI的D-S極電流(即電阻R6上的電流)為,,則:
此式說明,流過開關(guān)管VTI的D-S極電流,與電壓比較器C1的輸出電壓U1成線性關(guān)系,與開關(guān)管VT1的S極電阻R6成反比關(guān)系,即Ul越大(或UC3842的①腳電壓越大),,越大,開關(guān)變壓器T1儲能越多,開關(guān)電源的輸出電壓越高,R6越小,,越大,T1儲能越多,開關(guān)電源輸出電壓越高。
維修時,經(jīng)常發(fā)現(xiàn)R6阻值變大的現(xiàn)象,代換時應(yīng)用阻值相當?shù)碾娮柽M行代換,否則,易造成輸出電壓過低的現(xiàn)象。需要說明的是,若R6阻值增大不多,由于開關(guān)電源的輸出電壓還受UC3842的①腳(或②腳)電壓控制,因此開關(guān)電源輸出的電壓下降并不明顯。
⑤電流模式類開關(guān)電源控制電路UC3842應(yīng)用于穩(wěn)壓電路時,主要有兩種取樣方式,一種是直接取樣,另一種是間接取樣。對于本開關(guān)電源,采用的是直接取樣方式,即取樣電壓取自開關(guān)電源12V電壓輸出端。當12V電源由于某種原因使該輸出端電壓升高時,通過取樣電阻R11、R12分壓,加到誤差放大集成電路IC3 (TL431)R端的電壓升高,使K、A兩端電壓減小,光電耦合器IC2內(nèi)發(fā)光二極管電流增大,發(fā)光加強,導(dǎo)致IC2內(nèi)光敏三極管電流增大,相當于光敏三極管ce結(jié)電阻減小,使UC3842的①腳電壓下降,控制UC3842的⑥腳輸出脈沖的高電平時間減小,開關(guān)管VT1導(dǎo)通時間縮短,其二次繞組感應(yīng)電壓降低,12V電壓降低,達到穩(wěn)壓的目的。若12V電壓下降,則穩(wěn)壓過程相反。
⑥UC3842不但內(nèi)部設(shè)有欠壓保護電路,而且結(jié)合外圍電路可組成完善的保護電路。該開關(guān)電源由于比較簡單,并沒有設(shè)置過多的保護電路。
當UC3842的啟動電壓低于16V時,UC3842不能啟動,其⑧腳無5V基準電壓輸出,開關(guān)電源電路不能工作。當UC3842已啟動,但負載有過電流使開關(guān)變壓器T1的感抗下降,其反饋繞組輸出的工作電壓低于IOV時,UC3842的⑦腳內(nèi)部的施密特觸發(fā)器動作,控制⑧腳無SV輸出,UC3842停止工作,避免了開關(guān)管VT1因激勵不足而損壞。
開關(guān)管VT1源極R6為過電流取樣電阻。由于某種原因(如負載短路)引起VT1源極的電流增大時,R6上的電壓降增大,UC3842的③腳(電流檢測)電壓升高,當該電壓上升到IV時,UC3842的⑥腳無脈沖電壓輸出,VTI截止,電源停止工作,實現(xiàn)過電流保護。