CL-A-15-5型开关电源的制作与检测

接线图 2023年11月07日 18:45 219 admin

CL-A-15-5型开关电源的制作与检测,ICE2A POWER SUPPLY

作者：吴晓云　我们知道开关电源主要由交流220V整流滤波电路、开关振荡电路、高频脉冲整流滤波电路、取样和稳压控制电路等几部分组成。下面以CL-A-15-5型开关电源(15W/5V)作为实例，如图所示。由图可见，它是通用的变压器耦合并联型电路，输入电压经由C1、C2、C3、LF1构成的线路滤波器、二极管VD1～VD4构成的桥式整流电路和电容C6滤波后变成约320V的直流电，一路经自启动限流电阻R6、R3供给IC1的电源输入端，可见，R6和R3为芯片自启动限流电阻；另一路经脉冲变压器Tl送给IC1的4、5脚（1CE2A内的MOSFET的漏极），并由与3脚（1CE2A内的MOSFET的源极）相连的过流检测保护电阻R1形成回路，内部振荡器控制着MOSFET的通断。另外，由脉冲变压器T1的次级、D6、R5、C7组成的辅助电源电路，供给PWM控制器电源。 CL-A-15-5型开关电源的制作与检测第1张　　本电路的PWM变换器是由ICE2A(IC1)及脉冲变压器T1组成。脉冲变压器T1在电路中具备能量储存、隔离输出和电压变换的功能。由电路图中的同名端可知，这是一种反激式开关电源，即在MOSFET导通时，电能以磁场能量形式储存在初级线圈中、此时D7截止；在MOSFET截止时，磁场能量形式传输给次级，此时肖特基整流管D7导通，经由C12、L1、C13、R9、C14构成的输出整流滤波电路形成直流电压输出。R13、LED1构成发光指示电路。另外，PWM变换器选用ICE2A0565(IC1)，它是双列直插8脚结构，其引脚功能见下表。引脚号功能 1 软启动设置，使用者可自行设置所需软启动时间，并具有自动重启动功能 2 用于反馈信号输入，以控制PWM，调整占空比，最大占空比为0.72 3 MOSFET工作电流检测脚，以达到过流保护的目的 4 为MOSFET的漏极 5 为MOSFET的漏极 6 空脚 7 PWM控制器电源 8 电源地　　对开关电源而言，在功率相同时，开关频率越高，开关变压器的体积就越小，但对开关管的要求就越高；开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头，以得到需要的输出。　　开关电源的输出直流电压的大小与脉冲电压的有效值成正比，而脉冲电压的大小又与开关管的导通占空比成正比。另外一方面，通过取样比较电路去反馈控制占空比控制电路，使占空比作相应变化。　　若输出直流电压下降，则使占空比变大，从而使输出电压上升，反之亦然。　　该电源采用配可调稳压器的光耦反馈式稳压反馈控制电路。R12、R11、W1、R8、IC2、IC3构成电压取样电路。IC1内部设有基准电压、比较放大电路和脉冲控制电路。C10是IC1的反馈信号输入端的旁路电容。稳压过程为：当由于某种原因致使输出电压升高时，光耦中发光二极管的电流增大，使IC1反馈控制端的电流增大，因其内部的振荡器的占空比与该电流成反比，故占空比减小，这就迫使输出电压降低，达到稳压的目的，反之亦然。可见，反馈控制电路正是通过调节占空比，使输出电压趋于稳定的。　　另外，开关电源也设置了一些辅助保护电路。　　R4、D5和C8为缓冲保护电路，避免在MOSFET关断的时刻，由脉冲变压器产生的反蜂电压使MOSFET的漏极电压超过650V而损坏芯片。过流检测电阻Rl的设置能限制开关管电流的过大。电路还设置了启动保护电路，由于开机时输出直流电压未及时建立，反馈电压未及时建立，易使开关管的饱和期过长而损坏，为此，在集成块的1脚外加软启动电容C4，利用开机时对电容的充电：限制开关脉冲的宽度，使开机时开关管的饱和期不至于过长而逐渐增大，从而让稳压电路迅速进入正常状态，其软启动时间由C4决定。此外，C3电容是接在输入线两端用来消除串模干扰，C1、C2电容接在输入线和地线之间用来消除共模干扰。　　元件选择与印制电路板制作
　　
　　元件的选择，详细如下表所示。印刷电路板的制作，如下图所示。序号名称型号规格配件图号 1 碳膜电阻器 RT-22/0.125W R2 2 碳膜电阻器 RT-750/0.125W R13 3 碳膜电阻器 RT-820/0.125W R11 4 碳膜电阻器 RT-lk/0.125W R12 5 碳膜电阻器 RT-22/0.25W R5 6 碳膜电阻器 RT-220/0.25W R8 7 碳膜电阻器 RT-220k/0.25W R3 8 碳膜电阻器 RT-220k/0.25W R6 9 碳膜电阻器 RT-5.1/0.5W Rl0 10 碳膜电阻器 RT-1/1W R1 11 碳膜电阻器 RT-51/1W R9 12 碳膜电阻器 RT-47k/2W R4 13 电位器 471 RW1 14 电解电容 CD263-2200μF/1 0V C12 15 电解电容 CD263-470μF/16V C13 16 电解电容 CD263-47μF/50V C7 17 电解电容 CD263-22μF/400V C6 18 电解电容 CD263-1μF/50V C4 19 X2型安规电容 104/275VAC C3 20 高压陶瓷电容 CT81-103/lkV C8 21 高压陶瓷电容 CT81-103/lkV C15 22 瓷片电容 CT81-222/250VAC Cl 23 瓷片电容 CT81-222/250VAC C2 24 瓷片电容 CT81-222/250VAC C9 25 瓷片电容 CCl-103/60V Cl0 26 聚脂膜涤纶电容 CL11-223/100V C5 27 聚丙烯薄膜电容 CBB-224 Cll 28 独石陶瓷电容 CT4-104 C14 29 整流二极管 1N4007 D1～D4 30 肖特基二极管 HER107 D5 31 肖特基二极管 HER104 D6 32 肖特基双二极管 MBR2045 D7 33 集成电路 2A0565 M1 34 光电耦合器 P817 M2 35 三端基准稳压源 TL431 M3 36 发光管 φ3绿发光管 LED1 37 保险丝 2A Fl 38 滤波电感工字磁棒 L1 39 共模轭流圈 M F9.8 LF1 40 脉冲变压器 E122 T1 41 接线端子 DG7.62-2 CON2 42 接线端子 DG7.62-3 CON1 43 印制板 PCB 44 透明青壳纸 45 外壳铝外壳　　三、安装与检查
　　
　　根据所选配的元件及PCB板，按照原理电路相对应的PCB板对号入座，并焊接各结点。当安装焊接完毕后，再次检查电路是否有错接或漏接情况，如有应及时纠正，同时，在通电前，应用万用表R×lk挡测量开关电源的输入端电阻，判别电路是否有短路现象。　　四、调试与检测
　　
　　1．测试输出电压的可调范围
　　在输入端连线并接通220V电源，看指示灯是否正常显示。调节可变电阻W1，使之顺时针到底和逆时针到底时，用数字万用表DC20V挡测量输出端的电压范围。　　2．空载电压的调整
　　
　　将调压器调至220V，接通电源，数字万用表选用DC20V电压挡，调节Wl，使输出电压为5V。如果电压不正常，则检查相关电路并排除故障。 3．电流调整率的测量
　　
　　调节调压器使变压器输入电压为220V，负载电流为空载Io=0时和满载Io=3A时，满载时接上滑动变阻器，测输出电压U2和U1，并按公式计算 CL-A-15-5型开关电源的制作与检测第2张　　(U0为额定输出电压5V）电流调整率。本电路要求电流调整率≤0.5%。　　4．电压调整率的测量
　　
　　在满载状态下，调节调压器使变压器输入电压升至265V，测此时的输出电压U3；然后，在满载状态下，调节调压器使变压器输入电压降至185V，再测此时的输出电压U4；最后，把上面的数据分别代入 CL-A-15-5型开关电源的制作与检测第3张　　两个公式进行计算（Uo为额定输出电压5V），从Sul和SU2中取其中较大的一个作为稳压电源的电压调整率。本电路要求电压调整率≤0.%。　　5．纹波电压的测试
　　
　　用示波器测输出交流纹波电压，空载及满载情况下将输出直流电压从最小调到最大，观察纹波电压变化的情况。记录最大纹波电压的数值。本电路要求纹波电压≤80mVp-p。　　通过制作与检测开关电源，既能熟悉开关电源的工作原理和功能，又能掌握开关电源的装接和生产工艺，还能熟悉开关电源的调试检测技术。另外，电路制作调试成功后，还可进行故障模拟，这对掌握开关电源的维修技能也有促进作用。