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電路分析:機(jī)器人開(kāi)關(guān)電源各單元電路結(jié)構(gòu)及原理

來(lái)源：上海茂碩機(jī)械設(shè)備有限公司 2023年06月26日 10:13

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(diào)節(jié)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(jié)構(gòu)。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(xiàn)/B電壓基準(zhǔn)為基準(zhǔn)電源器件,。同時(shí)引入了過(guò)流保護(hù)電路等。

它是一個(gè)非諧振式的變換器,，即常規(guī)的硬開(kāi)關(guān),。

圖1、圖2是經(jīng)過(guò)我們測(cè)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(jié)構(gòu)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(dāng)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(guī)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(duì)穩(wěn)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(shè)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(zhǔn)電源,?；鶞?zhǔn)電源的高低決定了線(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(xiàn)了電路的反饋調(diào)節(jié)。

2.5 過(guò)流,、過(guò)壓保護(hù)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(hù),。

（2）OVP過(guò)壓保護(hù)端：

它取決于反饋電路中光電流的大小,。因?yàn)樗苯佑绊懝怆娸敵黾?jí)的導(dǎo)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(hù)點(diǎn)取決于一個(gè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值。當(dāng)輸出電壓高于保護(hù)值時(shí),，OVP點(diǎn)電位高于門(mén)檻電平750mV,，芯片進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。

（3）檢測(cè)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(cè)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(hù)狀態(tài),。當(dāng)它低于2.5VDC時(shí)，電源正常工作,。

2.6 電流極限保護(hù)電路

由于隔離變壓器原邊開(kāi)關(guān)管是單向驅(qū)動(dòng)的,，所以只做正極限保護(hù)即可。變壓器第三邊繞組單向脈動(dòng)信號(hào)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(hù)。

負(fù)電流極限被直接接地,，不起作用,。

常規(guī)情況下，CLM＋或CLM－的電壓超過(guò)閾值（＋200mV/－200mV）時(shí),，過(guò)流信號(hào)將使輸出截止,，并且持續(xù)到下一個(gè)周期,。下個(gè)周期將重新恢復(fù)，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(wěn)定性,。芯片的5,、6、15,、16腳內(nèi)部是短接的,，通過(guò)5腳接地。

2.8 斷續(xù)檢測(cè)控制電路

本電源CT端（14腳）被接地,，即斷續(xù)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(qū)動(dòng)MOSFET管柵極,，開(kāi)關(guān)管驅(qū)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(xù)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(xù)流作用，可以獲得盡可能連續(xù)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(zhǔn)電源及電位器控制，調(diào)節(jié)電位器可在一定范圍內(nèi)調(diào)整輸出電壓,。

光電2,、穩(wěn)壓管部分用于獲得反饋OVP信號(hào)，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值決定了OVP保護(hù)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(tǒng)的硬開(kāi)關(guān)電路,。為防止變壓器磁飽和及快速恢復(fù),，原邊使用了簡(jiǎn)單的R1C1釋放電路,。副邊VD1整流，VD2續(xù)流,，C2去耦,，L、C4濾波,，R3C3,、R4為輔助泄放通路。

3 結(jié)語(yǔ)

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

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

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