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電路分析:機器人開(kāi)關(guān)電源各單元電路結構及原理

更新時(shí)間：2023-06-26 點(diǎn)擊次數：955

1 不二越電源電路原理圖

該電路實(shí)際上是一個(gè)比較典型的普通PWM開(kāi)關(guān)電源電路。脈沖寬度的自動(dòng)調節取決于反饋電平與振蕩器三角波的比較。

它是一個(gè)正激式隔離開(kāi)關(guān)電源電路。隔離變壓器包括三個(gè)繞組，第三繞組為芯片提供啟動(dòng)電路電源。

電路使用了簡(jiǎn)單的單管結構。開(kāi)關(guān)管使用了MOSFET器件：2SK1939（2501），N溝道，功率100W。

使用線(xiàn)性光電耦合器從輸出端引回F/B電壓及OVP過(guò)壓反饋，F/B電壓基準為基準電源器件。同時(shí)引入了過(guò)流保護電路等。

它是一個(gè)非諧振式的變換器，即常規的硬開(kāi)關(guān)。

圖1、圖2是經(jīng)過(guò)我們測繪后的該電源的原理圖。

電源輸出電壓為5VDC。

下面具體分析各單元電路結構及原理。

2 電路分解分析

該電路包含濾波、浪涌抑制及全波整流電路。

輸入電路各電容C11、C12、C13用于濾波，濾除高頻噪聲；電抗器L11用于浪涌抑制；電容C14、C15、C18用于去耦。

輸入220VAC電壓經(jīng)過(guò)全波整流，產(chǎn)生變換器所需的直流電壓，及提供控制電路電源。

TH為過(guò)流電阻，當發(fā)生過(guò)流時(shí)，器件熔斷。

2.2 啟動(dòng)電路

啟動(dòng)電路是由輸入整流電源提供芯片Vcc電源的電路?？梢詮母綦x變壓器原邊或者第三邊提供。輸出電壓一般為Vcc-2V。

變壓器T11的1、3繞組為原邊主繞組，4、5為輔助繞組，6、7為副邊輸出繞組。電源去耦電容建議為10—47uF，啟動(dòng)電流不少于300uA。

電路由輔助繞組供電，與常規的芯片啟動(dòng)電路有較大差別。C31及前面的兩個(gè)二極管用于獲得相對穩定的集電極直流偏壓，基極偏置取自輸入電路的直流電壓。A、C點(diǎn)用于提供其它輔助控制的上偏電源。

發(fā)射極下偏置18K電阻實(shí)際上是通過(guò)0歐電阻接到芯片7腳，并通過(guò)7腳并聯(lián)0歐電阻到5腳（熱沉端）接地的。

Ron：充電電阻，Roff：放電電阻，CF充放電電容。

芯片的上限頻率是500KHz，這是一個(gè)可以通過(guò)外部阻容器件設置頻率的震蕩電路。

2.4 電源反饋比較和鎖存電路

該電路的F/B端為電源實(shí)際輸出反饋端。輸出電壓Vo經(jīng)分壓采樣，控制基準電源?；鶞孰娫吹母叩蜎Q定了線(xiàn)性光電耦合器的輸出電流大小。從F/B端看，IF/B和VOUT是成線(xiàn)性關(guān)系的，這樣就實(shí)現了電路的反饋調節。

2.5 過(guò)流、過(guò)壓保護電路

（1）VF反饋端：

控制芯片輸出Vout經(jīng)過(guò)阻容濾波，反饋回VF端，用于過(guò)流保護。

（2）OVP過(guò)壓保護端：

它取決于反饋電路中光電流的大小。因為它直接影響光電輸出級的導通程度（Uce），從而直接影響到OVP電位。由后面的輸出電路可以看出，這個(gè)保護點(diǎn)取決于一個(gè)穩壓管的穩壓值。當輸出電壓高于保護值時(shí)，OVP點(diǎn)電位高于門(mén)檻電平750mV，芯片進(jìn)入保護狀態(tài)。

（3）檢測端DET：

該端被直接接地，因此F/B端不受此點(diǎn)控制。

DET被用于檢測輸出電壓。如果DET不接地，則在它超過(guò)2.5VDC時(shí)，將F/B電位鉗制在0VDC，從而使得占空比為0，電源處于保護狀態(tài)。當它低于2.5VDC時(shí)，電源正常工作。

2.6 電流極限保護電路

由于隔離變壓器原邊開(kāi)關(guān)管是單向驅動(dòng)的，所以只做正極限保護即可。變壓器第三邊繞組單向脈動(dòng)信號經(jīng)過(guò)二極管整流及RC濾波，送CLM+端，做為正極限過(guò)流保護。

負電流極限被直接接地，不起作用。

常規情況下，CLM＋或CLM－的電壓超過(guò)閾值（＋200mV/－200mV）時(shí)，過(guò)流信號將使輸出截止，并且持續到下一個(gè)周期。下個(gè)周期將重新恢復，形成所謂“逐脈沖電流控制"。

2.7 通斷控制電路及熱沉端

ON/OFF端（7腳）為低電平時(shí)芯片才工作，閾值電壓為2.4V。本電路被直接接地，不進(jìn)行控制。

熱沉端也被直接接地，以獲取較好的熱穩定性。芯片的5、6、15、16腳內部是短接的，通過(guò)5腳接地。

2.8 斷續檢測控制電路

本電源CT端（14腳）被接地，即斷續電路不起作用。

2.9 芯片輸出及隔離電路

電源變換器部分是一個(gè)簡(jiǎn)單的單開(kāi)關(guān)降壓型隔離變換器。

芯片的圖騰柱輸出腳2驅動(dòng)MOSFET管柵極，開(kāi)關(guān)管驅動(dòng)隔離變壓器原邊繞組1-3，主繞組上并聯(lián)的RC電路用于提供泄放通路。

第三邊繞組用于提供啟動(dòng)電源，如前述。

2.10 輸出電路

整流橋的上面兩個(gè)二極管用于整流，下面兩個(gè)用于提供在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷期間電感的續流通路。電感器及電解電容用于濾波，加上兩個(gè)二極管的續流作用，可以獲得盡可能連續的電流。

從輸出電路看，這是一個(gè)Buck（降壓）式開(kāi)關(guān)電源。實(shí)際輸出為5VDC。

輸出電壓由光電1、基準電源及電位器控制，調節電位器可在一定范圍內調整輸出電壓。

光電2、穩壓管部分用于獲得反饋OVP信號，穩壓管的穩壓值決定了OVP保護動(dòng)作點(diǎn)。

2.11 不二越電源的等效變換器電路

這是一個(gè)單管隔離降壓變換器，而且是一個(gè)傳統的硬開(kāi)關(guān)電路。為防止變壓器磁飽和及快速恢復，原邊使用了簡(jiǎn)單的R1C1釋放電路。副邊VD1整流，VD2續流，C2去耦，L、C4濾波，R3C3、R4為輔助泄放通路。

3 結語(yǔ)

由于這類(lèi)開(kāi)關(guān)電源在其它設備上也經(jīng)常用到，因此對它的解析，也有助于我們高效地維護其它設備電源，并降低維護成本，減少停線(xiàn)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

同時(shí)通過(guò)測繪和詳細的分析過(guò)程，也提升了維修人員自主解決復雜新技術(shù)問(wèn)題的能力。

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