外加的死区电平U\(_{d}\)上升,比较器1的输出脉冲宽度便减小,也就是死区间隔增加,其波形如上期图3D所示。比较器1的输出(D)通过与门a对比较器工的输出(A)脉冲进行死区控制。MB3759内部还有一个能输出稳定+5V的参考电压源VREF。
了解MB3759以后,对图1控制电路的原理就比较容易理解了。
MB3759内部振荡器工作范围是1千赫至300千赫。 图1在它的5脚和6脚分别接有定时元件C\(_{8}\)和R15,使开关电源工作频率为30千赫。从它的5脚可观察到周期大约为35微秒、幅度为3V的锯齿波,如图3所示。14脚输出5V的基准电压值,R\(_{2}\)0和R19由基准电压上分压获得2.5V,并加到采样放大器A\(_{1}\)的输入脚2上,A1的输入脚1则通过R\(_{21}\)和R22分压从+5V输出电压中取得采样电压。由于13脚与14脚相连,IC\(_{1}\)I作于推挽输出状态。它的8脚及11脚分别控制Q4和Q\(_{3}\)并经控制变压器TR2产生正负驱动脉冲,使主变换电路工作于半桥形式。输出电压的稳定是通过控制电路的反馈调节实现的。当负载变重或电网电压降低等原因使输出电压有所下降时,进入IC\(_{1}\)的采样电压也按比例下降,这时IC1内部A\(_{1}\)输出U0也下降,导致比较器2的输出脉冲变宽,进而使T\(_{1}\)和T2输出的驱动脉冲也变宽,从而达到维持电压稳定的目的。IC\(_{1}\)3脚接的C9和R\(_{17}\)是消振校正电路。
4.保护电路
图1具备过流保护、+5V过压保护和欠压保护三个电路。
过流保护信号由串接在主变压器TR\(_{3}\)初级的TR4产生,TR\(_{4}\)初级仅1圈,它拾取的电流信号经次级的D12、D\(_{13}\)整流输出一个负电压V-,并经R\(_{34}\)和R33分压后加在IC\(_{1}\)的15脚上。正常情况下,这个负电压是很小的,15脚通过R31和R\(_{3}\)0获得2.4V左右的电压。当TR3绕组中因某种原因致使电流过大时,负压V\(_{-}\)绝对值增加,15脚电压便会下降,使IC1内部的控制放大器A\(_{2}\)输出电压上升,经过比较器2,使T1和T\(_{2}\)输出的驱动脉冲变到最窄的程度,此时输出电压降至最低,达到过流保护的目的。IC1内部的A\(_{1}\)2的输出信号通过二极管D\(_{1}\)和D2实现类似逻辑“或”的功能,以保证采样放大及控制放大两路信号各自独立地完成控制作用。这种过流保护电路性能好,电路简单可靠,还能同时对四组输出同时实现保护。
+5V的过压保护电路由稳压管ZD\(_{1}\)、NPN管Q5及IC\(_{1}\)的死区控制脚4上接的D10、R\(_{24}\)、R16等构成。在正常情况下,ZD\(_{1}\)截止,Q5发射极通过R\(_{26}\)获得负电压,故Q5平时为导通状态。当+5V输出电压超过规定值(如6V)时,ZD\(_{1}\)雪崩导通,Q5发射极的电压由负变正,Q\(_{5}\)由导通转变为截止状态,它的集电极电位便由1V左右上升到R24与D\(_{1}\)0、R16获得的分压值(接近4.3V)。这就导致IC\(_{1}\)4脚的死区控制电平由低电位0.4V上升为高电位,这时 IC1内部的比较器1输出脉冲便变窄(参见图3D)。也即死区时间增加,通过与门a将驱动脉冲限制在很窄程度上,达到过压保护之目的。Q\(_{6}\)的设置是为了防止发生误保护现象。当+5V或+12V的负载骤然变轻时,反馈调节总会存在一个滞后的过程,因此输出电压会产生一个短暂的上跳,这是任何电子稳压电路都不能避免的,也是正常的。但Q5会把这个上跳误认为是过压信号而导致过压保护,从而出现一个输出电压的低落。Q\(_{6}\)平时处于截止状态,对过压保护电路没有影响。当输出产生短暂电压上跳时,通过D15和C\(_{11}\)耦合到Q6的基极上,使Q\(_{6}\)在此瞬间保持导通状态,通过D10将4脚死区控制电平拉至低电位,以避免误保护现象的发生。当电压上跳过去后,Q\(_{6}\)恢复截止的常态。
欠压保护电路在图1中的作用很重要。所有PWM集成电路的供电电压V\(_{CC}\)都有一个最低的限度,对于MB3759而言,VCC的范围为7V至40V。如V\(_{CC}\)过低,PWM集成电路输出的驱动脉冲将发生絮乱,有可能造成功率开关管Q1和Q\(_{2}\)同时导通而烧坏。过压保护信号由+5V输出通过R31接到IC\(_{1}\)的15脚上。一旦电网电压严重下降、取自+12V的VCC和+5V会同时下降,于是15脚电位下降,使A\(_{2}\)的输出U0上升,比较器2的输出A变窄,从而达到欠压保护的目的。
5.电源好信号
图1的IC\(_{2}\)是LM339型四比较器集成电路。由R55、R\(_{39}\)和R40将V\(_{CC}\)分压送至IC2的9脚已输入端,而8脚负输入端由V\(_{REF}\)经R36和R\(_{37}\)分压稳波在2.5伏。R41和R\(_{44}\)构成比较器的正反馈环路,这种比较器叫滞后比较器(即施密特电路),可以将缓慢电压变化整形得到上跳或下跳输出。当图1中VCC电压达到规定电压值时,两级比较器输出翻转,由IC\(_{2}\)的13脚输出高电平(5伏)的电源好PG信号,送往主机。
由于大功率开关管Q\(_{1}\)和 Q2工作于开关状态,所以参数指标的要求并不高,只要BV\(_{CEO}\)≥500V,ICM≥8A,β≥50的开关管均可代用。富士通公司的MB3759最大耗散功率为800mW,是16脚双列直插集成电路。μPC494和μA494的性能参数与之相近,管脚控制电平也相同,可以代用。四比较器LM339则可以用HA17339或国产SG339、CJO339等代替。
除了IBMPC/AT机以外,IBMPC/XT、IBM5550等许多机器也都采用类似图1结构的开关电源,不过功率较小,一般只有120W至130W,其电路设计也不及图1来得简洁实用。(许奇雄)