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20种开关电源原理十二 金星D2902电源:6 T, y0 e3 }# t
金星D2902、D2912等机型的电源采用了三根公司的电源厚膜块STR-S6708,该电源具有适应电网电压宽(90V-270V)、保护电路完善、外围元件少等特点,该电路能改变开关电源脉冲宽度,在待机时采用窄脉冲方式工作,在正常开机时采用宽脉冲方式工作,因而无须另设待机时的辅助电源。
$ N" v8 Q5 n+ n7 j3 C. a2 E) Y 开关电路振荡过程& `0 Y8 x) R1 D5 |- A" ~
STR-S6708的(9)脚是电源供应脚,只有(9)脚供电正常,厚膜电路才会正常工作。* A8 Y6 ]1 G( R0 G7 K4 t0 t
VD908 从220V交流电上直接整流,经R903、R917限流、C909滤波后得到8V左右的直流电压,加到IC901的(9)脚,IC901开始工作,开关电源开始振荡,由VD908整流得到的电压能量较小,不能维持IC901的正常工作,但是当开关电源开始振荡后,开关变压器T901的(V2)脚将输出电压,经VD903整流、C909滤波后可得到稳定的8V电压,向IC901供电。6 `0 h: p* N$ A9 [" c0 y
光有VD903整流后的电压仍然是不行的,因为当电视机进入待机状态时,整机的主电压将从127V下降到30V左右,此时,开关变压器的(V2)脚输出电压也将大幅度下降,经VD903整流后的电压根本达不到 8V,这时就要靠V901这一回路来继续维持供电了。在正常开机状态,开关变压器的(V3)脚输出电压,经VD902整流、C908滤波后得到约45V左右的直流电压,加到V901的C极,但是,由于这时的V901的发射极电压为8V,而基极接有稳压管VD920,VD920的稳压值是7.2V,所以 V901的基极电压比发射极电压低,V901不会导通,IC901的(9)脚供电由VD903提供。当整机进入待机状态时,开关变压器的(V3)脚输出电压经VD902整流后的到11V左右的电压,此时,由于VD903输出的电压很低,V901得到正偏开始导通,其发射极输出电压为6.7V左右,继续为 IC901的(9)脚提供电源。
3 B: a9 k* O0 z6 ^# I/ I/ b V901回路的另一个作用是,当电网电压降低时,VD903整流后的电压也将降低,当降低到6.6V以下时,V901会导通,继续向STR-S6708的(9)脚供电,所以,这种开关电源适应电网电压的范围很宽。
9 Z' X p' {) b: o4 k1 r& T IC901 的(9)脚得到电压后开始振荡,其振荡的脉冲频率和脉冲宽度由IC901内部的RC时间常数决定。振荡脉冲从IC901的(5)脚输出,然后分为二路:一路作为负反馈信号经R906、R910送回IC901的(4)脚,以控制IC901内部比例驱动电路的工作状态;另一路经C911送回到IC901的(3)脚,STR-S6708的(3)脚是内部开关管的基极,(1)脚是集电极,(2)脚是发射极。在开关脉冲的作用下开始振荡,开关管在C、E间产生振荡电流,在开关变压器的(P1)、(P2)绕阻产生感应电压,经耦合后在其它绕组也产生相应的感应电压,经整流滤波后供各级负载使用。
1 t* Y( s/ s' s2 p6 B 由STR-S6708组成的开关电源,只要其(9)脚加上6V以上的电压,电路就能起振,不需另设正反馈电路。- y3 F0 w3 H% a
稳压过程
1 S# |" X: W) K) i# B4 F# }" c STR-S6708是根据改变(7)脚的电流来控制输出电压的大小的,(7)脚电流越大,开关管导通时间变短,输出电压就越低;反之,(7)脚电流越小,开关管导通时间变长,输出电压就越高。6 L& ?) Q) ^* j! L- d$ r8 D
整机输出电压的大小由V951控制,V951是取样三极管,R955是取样电阻,直接从主电源上取样,若有某种原因使得主电源电压升高,则会发生下面一系列控制过程,最终使输出电压稳定:- x# R+ V3 Z G4 r( s
+B升高→V951的B极电压↑→V951的C极电压↓→光耦IC902的(1)、(2)脚的电流↑→光耦IC902的(4)、(5)脚的电流↑→STR-S6708(7)脚电流↑→输出电压降低。
! q4 ^$ E- U T8 L+ W6 a 反之,若输出电压降低,则发生上述相反的过程。5 e+ z; z! v! z$ P
待机/开机控制) [7 I8 o$ @: e1 k
D2902的待机/开机设计比较独特,也比较复杂,下面我们来分析这一部分的电路。
. ?. i4 E0 v3 E6 J D2902的电源输出中有二个5V,但排插X306的(2)脚上的5V是CPU的供电电压,它不受开机或待机的控制,输出电压始终保持5V,因而能在待机时继续为CPU供电。
; T% a4 H' a+ G, |5 `+ E 在开机时,CPU的POWER脚输出高电平,加到V956的基极,V956饱和导通,此时,对VD959而言,由于其正端电压为0V,所以VD959截止,VD953基极由于得不到偏置而截止,V952、V958也都截止,V957的集电极电压由VD953整流滤波后得到(约9V),经稳压后从发射极输出5V-STB电压,供CPU使用。8 G/ z8 v, |: u% x7 L
待机时,CPU的POWER脚输出低电平,加到V955基极,V955截止,V954因无偏置也截止,所以IC903这一路的5V停止输出;加到V956的基极,V956截止,另一方面,由VD952整流输出的电压约15V(开机时为80V),经 R952、VD972加到VD959的正极,经VD959加到VD953的基极,使VD953导通,IC902的电流增大,各路电压大幅度下降,由 VD953整流滤波后得到的电压也大幅度下降(约3V),已无法向V957的集电极提供电压,但由于VD953导通,V952、V958也导通,继续向 V957的集电极供电,经V957稳压后继续输出5V电压向CPU供电。
0 v; a6 D' }, g2 A7 V' O! T 开关电源的保护
6 @! L! F+ ] L9 [/ y: { D2902电源有完善的保护功能,STR-S6708本身能检测开关电源的工作状态,能对过流、过压、开关管的尖峰脉冲等实施保护。而对于后级的各路负载有着复杂而全面的保护,下面我们对各种保护予以介绍。
$ i0 X6 @, ~# c7 Y 一:电源厚膜块的保护。' h' T: C3 w% w1 p# U- |
STR-S6708电源厚膜块具有过热、过压、过流三种保护。4 ?* W) \. c5 V/ o% K" e
1·过热保护:当电源工作异常引起STR-S6708温度升高时,内部的热敏元件测到温度达到150℃,温度保护电路动作,内部振荡器停振,开关管无驱动脉冲而停止工作。温度保护是STR-S6708自身具有的功能,无需外围电路。
0 i( G( j0 T- U1 e2 @ 2·过压保护:STR-S6708的(9)脚既是供电脚,同时也是过压保护电路检测端,内接过压保护电路,当(9)脚电压大于11V时,保护电路动作,内部振荡器停振,开关管无驱动脉冲而停止工作。
3 M" I* w/ j o, p, fSTR-S6708的(8)脚也有过压保护作用,当(8)脚电压大于1.5V时,内部振荡电路停止工作,开关电源无输出。
3 R7 U, x, a. p3 q+ ?3 t B- W% D 3· 过流保护:STR-S6708的(2)脚是内部开关管的发射极,(2)脚通过R907和R921并联后接地,显然,R907、R921上流过的电流就是开关管的发射极电流,R907、R921上所产生的压降能反映出开关管电流的大小。R907、R921上所产生的压降经R911加到(6)脚,当(6)脚电压比(2)脚电压低1V以上时,内部振荡电路停止工作,开关电源无输出。
7 H. ~8 R x) Y5 r% T B2 u$ s 二:负载的保护。
4 d* i. @, C' G# U7 _ 1·主电源过压保护:由 R975和R976对主电源电压进行分压取样,当分压点电压大于12.7V时,VD943导通,取样电压经VD943、R991加到V942的控制脚, |
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