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经典自激启动开关电源的精髓

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能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2016-10-28 09:23:24
10年前,当我第一次接触这个电路时,真有点茫然。所接触的半桥都以MOS管为主导变换电路,都要为芯片,驱动提供VCC,另加个辅助电源。因此对这个经典电路的简洁由衷对设计者的钦佩。借鉴这个经典开关电源电路弄成充电器应用电路。展开讨论,
问题1.   494供电来源,期初启动来源。
问题2,这个电路最关键的稳定要点都有那些需要注意。

QQ图片20161108092615.jpg

世纪电源网-九天
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超级版主
  • 2016-10-28 09:49:33
 
支持楼主 帮忙顶起  大家可以来讨论
wbt100
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LV6
高级工程师
  • 2016-10-28 10:16:44
 
不懂RCC只是代工过一个客户的
能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2016-10-28 12:13:13
 
别小看这个电源,它是早期电源的代表作,这个电源电路市场拥有量最大,功力最高350W,是过去LED电源的主导产品,也是电动2轮车充电器最常见的应用电路。因此,中国电源市场最大拥有量的产品就是这个电路。以成本低,稳定性好,容易加工抄板为前提的小家庭作坊的首选。关于最早设计者是谁我们无法知道,我就知道都是抄仿台湾明伟电源。是不是台湾明伟工程师设计的呢?也不知道。只知道设计的非常巧妙。精髓在于自激+PWM结合、也是模拟电路考核的一道门槛。

请高工们一起分析一下这电源的工作原理。
Coming.Lu
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  • 2016-10-28 13:01:04
 
AT电源,和早期的ATX电源,也基本上全是这个。

jaywq
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  • 2016-10-28 14:54:45
 
看着这么眼熟我还以为是我的电路图呢。自激振荡产生的VCC,然后TL494起震然后整个电路开始工作
jaywq
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  • 2016-10-28 14:55:41
 
关键稳定点是自激振荡能不能起震,然后就是TL494的反馈补偿
能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2016-10-28 15:25:05
 
你能谈谈他是怎么起震的吗?工作原理,电路优缺点,那些元器件参数对稳定工作的影响起关键作用?最好给大家聊聊一起分享。
能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2016-10-28 17:33:51
 
是的,这个电路还依然很火,有多少新入行的工程技术人员在接触它,可真正知道原理的还真未知。我曾经问过几位高工,回答都是7楼朋友一样笼统。

Coming.Lu
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  • 2016-10-28 22:34:58
 
这个电路,很多器件都很关键。
比如,494驱动的那两个三极管,要用导通压降低的,要不功率电路可能会不听494的。
因为,就算没有494,功率电路也是可以自行工作的,而且是满占空比工作。
能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2016-10-29 09:20:41
 
自激式变换器我在90年代末有次做学校工程,教导处让我帮修理,见过教学幻灯投影机。里面就是自激式稳压电源。应该来说它是开关电源先祖。
能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2016-10-29 09:14:54
 
我手头上没有这种电源,哪位朋友能发给这种电源的工作波形上来。
Coming.Lu
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  • 2016-10-29 09:57:14
 
标准的半桥波形。
能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2016-10-29 16:15:10
 
可以对比一下,电压波形是不一样的。
能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2016-10-31 10:35:20
 
首先要这个自激推挽工作原理。有互动聊聊吗?
QQ截图快快快.jpg

QQ截图快快快.jpg


能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2016-10-31 12:32:37
 
从结构看,这是个不对称半桥。R17    R19    R21    R23组成从E ---G点母线300V分压,提供VT3    VT4直流偏置。开机是母线电压上升,R17  R19与C14 ,R21  R23与 C5组成 VT3   ,VT4各管偏置电压供应,由于元件参数差异和外在因素,总有一组偏置电压先达到VT3  或VT4放大导通区。总之是不稳态的起点。
(1 ): 就以上管vt3先进入放大导通来讲解吧。E点电流经VT3--N1--T2--D点,T2输出半周期能量,电流经过N1,N2相位正方向,经D11 ,R16增加正向偏置电流,加大饱和深度。再由C14(电容两端瞬间不变)的加速,从放大区迅速进入饱和区,VT3完全饱和导通。(2):那么在N1开始电流流过的同时,N3得到是反向的电流(N3与N2相位相反),就因为是反向电流经C5快速把B点本来的直流偏置电压释放到0.,致使VT4迅速退出(快要进入的放大导通区),瞬间截止区。这样就不存在同时导通的机会。完成了上半周期的工作,
(3):下半周期:由于上管VT3的导通,C16两端的电位持平后电流变小,VT3得不到N2的激励电流, E,  C点的失去电位差,VT3级基极 D点也也得不到R17,R19分压的偏置电压,退出导通,关闭,
(4)在N1没有电流时(上半周期结束)N3反向电流结束,这时的C点电位很高。经R21,R23分压的偏置电压上升,VT4开始进入放大导通,D点电流又反向经N1--C点--G点。N3就得到正向提供VT4激励电流,经D12  ,R20加深偏置,C5的加速,VT4饱和导通。这是的N2得到是反向的电流,经C14把VT3的快要上升的偏置电压钳位到0,VT3继续保持截止。VT4的饱和导通,次级输出又得到下半周期的能量。只到C16能量放完,下半周电流变小,VT4截止,N1没有电流。又开始2周期返回到上管E点--C点电位变高,R17  R19分压提供VT3偏置,开始2周期的工作轮回。

周而复始,这就是这个自激电路的工作原理。
需要提示的是工作周期时间(占空比)由C14   C5,T2决定,频率随负载大小,漂浮不定,完全是自由状态,最大导通值..

j解释的不好,文学水平有限,写的累,大家看的也可能累。    后面PWM的接管驱动转换过程讲解继续。
olmand
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LV6
高级工程师
  • 2016-10-31 15:02:33
 
楼上所说的R17 R19 R21 R23就是启动电路。
能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2016-10-31 17:31:02
 
才刚刚开始讲,待续
能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2016-11-3 11:52:31
 
上面讲述的是这个电源自激电路的主观原理。
494的PWM 是这么接管他工作的呢?
看这里图4
QQ截图ff.jpg


以N3绕组主导的自激电路为激励信号推挽上下管轮流导通,频率是不固定性的,输出的电压也无法控制。因此必须要494工作起来接管它。
当输出端VCC整流后的电压上升到494启动工作电压时,494就软启输出PWM脉冲经过VT7   VT8电流放大,PWM信号隔离输送到N4,N5.驱动VT13   VT14,这是常见得原理。大家知道MOS驱动是电压幅度足够就可以开通饱和,而晶体三极管的驱动是b极电流大小决定导通饱和深度。494  的PWM是固定的,与自激电路频率是不吻合,只有阻止自激电路引导它的频率跟随494频率这就是同步跟随的原理。(不知道大家有没有见过以前有种广播视频监视器,内部的3842做的反激开关电源,在4脚加入串电容加入隔离变压器,由隔离变压器初级加入电视同步信号。这时候的3842的工作频率就就跟随视频同步信号15625HZ工作),就是因为较强的信号能改变不稳态震荡频率,工作点非常脆弱容易受引导。所以494输出的固定频率PWM脉冲能改变自激电路的不定性。
比如:在VT13导通期间,赶上494PWM驱动管VD7导通,N1与 N3  N4相位相反,N1脉冲信号要有足够的驱动电动势电流通过N4,破坏VT13的工作点电压,强迫关闭,这时候的N5是受N1驱动信号的作用变为正相驱动,处以导通状态,也不会引起VT13  ,VT14同时导通的可能,直到VD8导通的下半周期,N3电流方向也跟随494PWM 上下相位方向,跟随同步。
但是有个问题:N1  反相PWM驱动电流对处以正相的自激N4驱动电流的改变,这就关系到电动势的强弱电流,也就是说变比,(具体多少圈数我忘了,N3只有1圈),N3与N4的比例就如电流互感器,N4得到的电流非常虚弱。而N4从N1得到的反向电流接近最大驱动电流。这才可以及时改变相位达到关闭VT13的关键。在这里我们可以得到一个结论,那就是自激电路本身设计的功率三极管几乎不工作在深度饱和状态,(或工作在放大区导通的边缘),应用中也证明这个电源的自激工作时带载能力非常差。所以这个电源开机时,在前期完全开环(494没启动前)情况下,输出电压不过冲也证明了这一点。

精髓之处:这个电路表面上看没有什么技术可言,实际设计的思路必须要有深厚的实践理论功底,特别是494的接管过程,对每一个元器件的参数要求必须精准,从电子电路单元模式的结合应用值得我们深思和借鉴。设计这样的电路不但要有高超的模拟电路基本功。超乎想象的理论实践,和调试难度过程,不是随便什么工程师可以达到的水平。就因为这个电路元件参数是铁定,没有改变之处,抄板应用的人根本忘记了,抛弃了设计者的智慧与艰辛,过眼而过电源工程技术人员表示遗憾。
在这里我代表电源行业所有应用这个电路的企业,技术工作人员对这个风靡多年,量产首居榜首的应用电路设计者表示感谢--老师你辛苦了。

电路稳定性的关键讲解,(继续)
能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2016-11-6 09:18:44
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这个电路稳定性关键的细节分析:根据我对这个电路的理解,重点是带载关开机容易出问题。从上面原理分析得出,由于自激电路带载能力不足与开环导致自身的不稳定性,带载开关机会有1声吱叫是这个电路“通常'。发出声音的是自激电源部分工作时的反应。由于+B端电压开机上电或关机掉点偏置电流足引起不稳啸叫,因此经不起长时间重载。就因为这样,就必须494上电期间马上开始工作,关闭时间必须保证工作维持。这就是这电源稳定性的 要点。
1   TL494芯片工作电压vcc是这个电源的关键,从主变压器由自激电路得到的整流滤波后VCC,必须有足够快速达到在整个电压范围内大与约11V,略高与494 开启电压,重载关闭时VCC要有足够的能量维持+b电压的释放,短路保护时VCC电压也要保证大与494关闭电压点。因此VCC绕组的圈数,滤波电容的要求严格,
但是有个矛盾,494最高电压40V极限,这个随负载占空比变化而变化的vcc必须最高电压不超过38V,而且驱动变压器前的2个电流电压放大管也要有主够的耐压,而且驱动幅度信号也要保证不能太高。因此最好采取稳压管限制,电压定为30V稳压。2这个电路是非对称半桥,如果换成对称半桥的话,变压器的变比有差别,因此关键电压VCC绕组要根据次级主输出绕组电压为依据,适当调整VCC绕组的变比砸数,还是空载时,VCC电压为14V,满载时由于占空比变大,电压会上升,理想电压不超过27V,因此调整VCC电压是电路稳定性的关键。
3,元件要求,自激电路元件采用精度高,质量好的元件,特别是激励变压器统一性要好。如果批量生产的机器发现有其中比例温升较高的差异,就要找出这个部分电路的参数与功率三极管的规格参数不匹配原因。主要是调整三极管的静态工作点偏置电阻,激励电流,和VCC电压。另外还有494输出脚的电流放大管的开关速度,放大倍数,




tomkingwang
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  • 2016-10-31 11:33:06
 
技术贴,请发详情,谢谢,支持下
jundz
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  • 2016-11-1 10:07:25
 
好东西,继续讲解呀
SkyCode
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  • 2016-11-4 10:25:52
 
说的很好 继续听讲了
pizige5241
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  • 2016-11-12 15:43:43
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怀念下。。。学习下当年未理解的知识。
spirite219
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  • 2016-11-15 14:19:47
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学习学习~~~
rener
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技术贴,支持!
longforljy
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本网技师
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图片很模糊啊,楼上的是咋看的
埃_维_针1
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  • 2016-12-15 18:57:47
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楼主大大,你的图好像炸了,看不清。 SIZ]9T0BUBA4VE$~M@XI)]Y.jpg
这个电路很老了呀,个人感觉它最大的特性就是某个元件特性变差了,整机性能就不行了。
能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2016-12-16 11:32:44
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最上的图是随便网上截图截的,是模糊点,是的分立件自激形式电源与芯片不能比,例如电容寿命短的许多。
LinTX
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  • 2017-2-5 08:31:47
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大家聊聊一起分享
listenanr
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  • 2017-2-6 15:31:26
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自激、推挽、半桥揉在一起,看着就晕,太巧妙了

QQ图片20170206155241.png
Lyj7701174
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本网技师
最新回复
  • 2017-2-20 10:35:20
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好,东西不错好好学习,先顶一个
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