viper22a1
引 言
开关电源通过电路控制开关管进行高速的导通与截止, 将直流电转化为高频率的交流电给变压器进行变压, 从而产生所需要的一组或多组电压[ 1 ] 。它具有效率高的特性, 而且开关电源的变压器体积比串联稳压型电源的要小得多, 电源电路比较整洁, 整机重量也有所下降, 所以成为当今电
源发展的一种趋势。本文采用v iper22a芯片设计了一种开关电源。
2 v iper22a芯片概述
意法半导体的v iper22a芯片为专用开关电源集成电路。其内部结构如图1所示。
芯片工作时, 直流电压从漏极脚进入集成电路, 经整流和稳压后供给开关电源工作, 从而使这个电路工作时不需要外接启动电阻。即使vdd供电电路不正常, 电源电路的振荡电路仍能起振, 而且
图1 v iper22a芯片内部结构
电路有输出电压。在vdd正常前, 由芯片内部自身供电, 经过很短时间后, vdd供电电源正常, 此时,利用门电路控制开关电路(on /off)断开从栅极输入的供电回路。v iper22a 有过热、过压保护功能。vdd从4脚输入后, 首先送入比较器, 一旦输入vdd ≥42 v, 则触发器( ff1)输出一个置位信号
1使控制振荡电路工作的触发器( ff2)输出为0,锁住u2 , 振荡信号无法输出, 即开关管不工作。当输入电压小于1415 v时, u3 也将输出一个复位脉冲, 使开关管不工作。当电路过热时, r1 为1,将ff2置0, 开关管不工作。当供电电压vdd在正常范围时, fb所得的取样电压与基准电压0123 v相比较, 用其比较结果去控制ff2 的转换频率,从而控制开关管的状态转换, 实现控制输出电压,达稳压的功能。该集成电路芯片内部包含60khz
的振荡电路, 其外围电路相当简单。
3 v iper22a开关电源电路
本文所使用的v iper22a芯片具有优良的控制功能, 使得外围电路的设计较简单, 只需考虑一般
的短路、过载电路保护即可。电路原理图如图2。
图2 电路原理图
在交流电源的输入端接电容c0 用于滤除低频差模噪声, 接扼流圈用于过滤掉电网上的干扰, 同时也滤掉电源对电网的干扰。220 v的交流电源输入后, 经四个二极管构成的桥式整流电路整流, c1 滤波后输出一个300 v
左右的直流信号。由于v iper22a处于工作状态,在其内部场效应管截止时, 会在变压器初级两端产生大于300 v的电压, 利用r1、c2 和d5 构成防冲激电路, 使其电压有一个释放回路, 以免激穿v i2
per22a内部场效应管。
整流滤波后的直流电供给开关电源ic转换成高频的交流信号, 经变压器耦合输出各路低电压的交流信号。由于输入电压较高, 所以二极管的耐压值要很高, 而且电容的容量也要很大。互感产生的交流脉冲电压经d6 整流、r2限流和c3、c6 滤波后作为开关芯片的供电电压。由于v iper22a的特殊结构, 如无vdd时可实现内部供电, 所以r2 即使击穿开路, 仍有电压输出, 但不正常。同时, vdd也为取样回路中的光耦的接收部分供电。另一部分电感感应到的脉冲电压经d8 整流, 又经电感l2、电容c12、c13、c14滤波后, 输出+ 5 v电压。+ 5 v电压同时经稳压管z2 后给光耦电路发射部分供电, 通过光耦的接收部分接收到的光作为取样信号, 从v iper22a的3脚fb输入到芯片, 从而去控制开关管的开关频率, 控制电源电压的稳定, 起到稳压的作用[ 2 ] 。本电源电路由于前后级是通过光耦进行互相控制, 这样很好地隔离了前后级。同时, 变压器电感线圈另一端经d7整流c10滤波后输出+ 12 v的电压。变压器的一部分电感线圈经d10整流、c15滤波后输出- 24 v电压。同时, 经r4 降压、- 12 v稳压管z1 稳压和c17滤波后输出- 12 v的电压。与+ 5 v电压输出一样, 变压器电感线圈输出的脉冲电压经d9 整流、电感l1、电容c16、c18、c19滤波后输出+ 9 v直流电压。
4 结束语
本文设计的开关电源采用v iper22a 控制芯片, 由于它优异的性能, 使得控制电路在设计上比较简单。另外在电路的设计上直接对220 v的交流电压进行整流控制变成高频的交流电压, 而没有采用变压器降压后再控制, 这样就有效地减小了开关电源的体积。在交流输入端加入了扼流圈, 有效地将电网和电源隔离开来, 减小了互相的影响。输出电压采样使用了线形光耦采样, 将电源的输入和输出地线有效地进行了隔离, 也大大降低了地线反馈回路的影响, 从而抑制了电源输出的纹波。通过设计、和测试, 证明了按该思路研制出的开关电源是一种电路简单、可靠性高、实用价值强的支流稳压电源