第五章~Adapter部分电路研究.doc

第五章 Adapter部分电路分析 Adapter即电源适配器，由于LCD是低电压工作，而一般市用电网提供的是110V或220V的交流电压，所以需要在显示器上专门配有电源适配器其作用就是将电网的220V交流电压转换成12V的直流电压向整个LCD Monitor供电。由于显示器内部的主板上还有电压转换，所以12V的电压输入就能满足要求。 在LCD Monitor中Adapter采用的是开关电源设计方法。开关电源具有体积小、重量轻、变换效率高等优点，因此被广泛应用于电子产品中，特别是脉宽调制（PWM）型的单片开关电源。PWM型开关电源的特点是固定开关频率，改变脉冲宽度来调节占空比。其基本工作原理：交流220V输入电压经过整流滤波电路变成直流电压，再由开关功率管斩波和高频变压器降压，得到高频矩形波电压，经整流滤波后获得所需要的直流输出电压。脉宽调治器是这类开关电源的核心，它能产生频率固定而脉冲宽度可调的驱动信号，控制开关功率管的通断状态，来调节输出电压的高低，达到稳压的目的。 以下将要介绍的电源适配器就是这种类型的脉宽调制的单片开关电源。它所用的是UC3842脉宽调制集成控制器。UC3842有下列性能特点： ⑴ 它属于电流型单端PWM调制器，具有管脚数量少、外围电路简单、安装调试简便、性能优良、价格低廉等优点。能通过高频变压器与电网隔离，适合于构成无工频变压器的20～50W小功率开关电源。 ⑵ 最高开关频率为500kHz，频率稳定度达0.2%。电源效率高，输出电流大，能直接驱动双极型功率晶体管或VMOS管、DMOS管、TMOS管。 ⑶ 内部有高稳定的基准电压源，典型值为5.0V，允许有±0.1%的偏差。温度系数为0.2mV/℃。 ⑷ 稳压性能好。其电压调整率可达0.01%/V。启动电流小于1mA，正常工作电流为15mA。 ⑸ 除具有输入端过压保护与输出端过流保护电路之外，还设有欠压锁定电路，使工作更稳定、可靠。 ⑹ 可调整的振荡电路，可精确地控制占空比，具有自动补偿功能。 ⑺ 带锁定的PWM，可以进行逐个脉冲的电流限制。 如图5.1即为UC3842的内部框图。其各引脚的作用如下： Pin1：自动补偿； Pin2：电压反馈输入端； Pin3：过流检测端； Pin4：振荡输入端； Pin5：接地端； Pin6：脉冲输出端； Pin7：直流输入端； Pin8：基准电压输出端； 该IC用于Adapter的电路图如附图2所示。这里采用N沟道MOS功率场效应管作为开关功率管，设计的输出电压Vo=12V。以下将分析该电路的工作原理。 图5-1 UC3842内部框图 Adapter原理框图： 该电路属于单端反激式变换器。所谓单端，是指高频变压器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧，并且只有一个输出端。所谓反激，是指MOS开关功率管导通时，整流二极管D911截止，电能就储存在高频变压器的初级电感线圈中；当MOS功率管关断时D911导通，初级线圈上的电能传输给次极绕组，并经过D911输出。以下图5-2是该电路的工作原理框图。 图5-2 电路的工作原理框图 输入交流滤波 该部分的主要作用是用于防止由交流输入线引入的噪声，抑制电源内部产生的反馈噪声。该滤波器被设计成为电磁兼容（EMI）滤波器。 开关电源是把工频交流整流为直流后，再通过开关变为高频交流，其后再整流为稳定直流的一种电源，这样就有工频电源的整流波形畸变产生的噪声与开关波形产生的噪声。在输入侧泄露出去就表现为传导噪声和辐射噪声，在输出侧泄露出去就表现为纹波。外部噪声会进到电子设备中，而供给负载的电源噪声也会泄露到外部。若电源线中有噪声电流通过，电源线就相当于天线向空中辐射噪声。为此，在开关电源的输入侧要介入电容与电感构成的滤波器，用于抑制交流电源产生的EMI。 噪声分为共态噪声和正态噪声。对于单相电源，输入侧有2根交流电源线和1根地线。在电源输入侧2根交流电源线与地线之间产生的噪声为共态噪声；2根交流电源线之间产生的噪声为正态噪声。这就要求在电源输入侧接入的EMI滤波器要滤除这两类噪声。 在该Adapter中使用如下图5-3的EMI滤波器。它由共态扼流圈L901， 图5-3 交流滤波及桥式整流滤波电路 跨接线路电容C901以及线路高通滤波电容C902和C903构成。其中，L901用于滤除低频共态噪声，C901用于滤除低频正态噪声，C902和C903用于滤除高频共态和正态噪声。 图中R901、R902用于拔掉电源时对电容起放电作用。 桥式整流及滤波 当220V交流输入经桥式整流输出后经滤波电容C903滤波后生成一高压的直流电压其大小为1.414VAC，C900起滤除高频电磁干扰用。 软启动电路 软启动电路如图5-4所示，图中的电阻R为R905、R906、R907、R