STR-F6656应用电路原理

STR-F6656应用电路原理西安赛维培训资料－－CRT类西安赛维技术部刘长军STR-F6656是日本三肯公司推出的一种MOSFET和控制器混用的新型开关电源集成电路，该芯片内部包含启动电路、振荡电路、锁存器、电压比较器、驱动电路、MOS开关管以及过流保护、过压保护、过热保护等电路。由该IC组成的电源，具有工作范围宽、功耗低等特点。同时该IC外围元件非常少，电路设计简单，容易实现小型化、标准化。一、内部原理图（图1）二、IC引脚功能介绍引脚记号名称功能1OCP/FB过电流、反馈端子过电流检出信号以及定电压控制信号输入2SMOSFET源极端子3DMOSFET漏极端子300V输入4VIN电源端子控制电路的电源输入5GND接地图１（1）脚：反馈控制、过流检测脚。当（1）脚电压上升到门限电压0．73V时，集成电路内部电压比较器1翻转，控制振荡器输出反相的低电平，并通过驱动电路迫使MOSFET截止。（1）脚电压上升速度决定了MOSFET的导通时间。过流保护：STR-F6656的过流保护是通过检测每个振荡周期的开关管漏极电流峰值来实现的。当漏极电流过流（2）脚：源极输出。（2）脚输出的漏极电流（3）脚：IC内部MOSFET的漏级。300V直流电压经T501后加在该脚。（4）脚：（4）脚为IC共电输入脚。在开机瞬间（4）脚的电压近似线性的上升，输入电流约为100uA，当电压上升至16V时，IC内部的振荡电路开始。当IC内部振荡电路输出驱动信号后（4）脚的电流会突然变为30mA，开机后，开关变压器T501（1）～（2）绕组产生的电压给（4）脚提供稳定的电压保证电路启动成功。当（4）脚电压在开机时大于20.5V时，IC内部的过压保护电路动作，引起电路保护。（4）脚电压也不能低于10V时，否则IC内部的欠压保护电路动作。正常情况下，（4）脚的电压应在18V左右。（4）脚外围电阻、电容的参数大小直接影响电源启动过程。参数大小直接影响电源启动过程。参数过大会使IC的启动时间延长，过小会在反馈绕组的电压没有到来之前不能使IC维持工作状态，使电源不能顺利启动。对宽电源（90V---270V）外围电容在47—100uF左右，电阻在在47K---68K左右。图3说明了电源启动时，（4）脚电压的变化情况。（5）脚：接地。图３C5010.22uF/630VC5020.22u630VL511LCL-07GR5021.5/10WERC05-10BVD503-VD506C507270uF/400VC503-C5064*1000P/1KVR501220K/0.5WF5014A/250VL503LF-01300V三.应用电路原理电源进线滤波及整流滤波电路图４220V交流电从电源开关S501进入机内，首先经过4A保险管防止可能的意外的过流保护电路。C501、L502、C502组成防辐射电路，用于滤除从电源来各种杂波和干扰脉冲，同时避免开关电源对电网的二次污染。L502是一个磁芯线圈，在它的两个绕组上总是流动着大小相等，方向相反的电流，相互抑制着电流的变化，当突然产生的干扰脉冲流过L502时，L502每个绕组都会在磁芯中产生较强的磁场，而且互相加强，阻碍电流的变化，得到杂波干扰比较少的交流电。滤除杂波和干扰后的交流电经VD503-VD504组成的全桥整流电路整流后变成半波直流电，二极管上并接高压电容C503-C506的作用是滤除高频干扰，保护二极管不受高频干扰的危害。整流后的半波直流电再通过一个防辐射线圈L503后，经过C507滤波得到比较平滑的300V直流电。参见电路图4。2.电路启动过程IC供电利用了整流桥的一个二极管实现半波整流过程。电流流向见图5。220V交流电经R511对C517充电，当C517的电压上升至16V时，IC内部振荡电路开始工作并输出一个驱动信号驱动MOSFET工作。MOSFET工作后，开关变压R51168K2WVD512EU2R51610GNDVINDRALNSOCP/FB5432112C517100uF/35VSTR-6656C5020.22u630VL511LCL-07GR5021.5/10WERC05-10BVD503-VD506C507270uF/400VC503-C5064*1000P/1KVL503LF-01300V220V交流图５T501（1）～（2）绕组产生感应电压经R516限流、VD512整流后，继续为C517充电，保证C517上的电压超过11V，从而保证电路启动成功。MOSFET在工作的瞬间会突然使C517上的电压下降。如果开关变压器T501（1）～（2）绕组产生的感应电压不能使C517上的电压超过11V，电路将停止工作。参见电路图5。3．IC内部振荡器的工作：IC内部振荡器是通过对C的冲放电形成振荡脉冲的。在PRC工作状态下，稳压过程是由固定的截止时间（Toff），通过改变导通时间（Ton）来实现的。图6表明了没有稳压控制控制信号输入时，内部振荡器的工作波形。当MOSFET导通时，电容C被充电到6.5V，同时漏极电流Id流过电阻R522、R523，在R522//R523上产生锯齿波电压Vd，Vd经R521反馈至IC（1）脚OCP/FB端口。当（1）脚电压上升到门限电压0.73V时，集成电路内部电压比较器1翻转，控制振荡器输出反相的低电平，并通过驱动电路迫使MOSFET截止。MOSFET截止后，电容C通过内部电阻R放电,电容C两端电压按恒定的放电时间常数C*R线性下降。当C两端电压下降到3.7V时，振荡器输出再次反相，为高电平，使MOSFET再次导通，C两端的电压再次跳升到6.5V，振荡器开始下一周期工作。放电时间常数C*R决定（约为50us）决定了MOSFET的截止时间，而（1）脚电压上升的快慢决定了MOSFET的导通时间。图６4．稳压控制稳压控制原理是以固定开关管的截止时间(约50us)调节其导通时间的方式进行的，即上面讲的PRC工作方式。由图7可知，当变压器T501次级输出电压(+B)变化时，经过取样、比较后，流过光耦VD515（1）（2）脚的电流增大，光电耦合器中光敏三极管的内阻减小，输出电流增大。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeCDate:29-Aug-2002SheetofFile:D:\WINNT\..\6656稳压_3.SchDrawnBy:VD510ISS133R5143.3KVD512EU2VD513ERA91R51610VD516AK03R5220.33R5230.27C5151000pC516470pVD514ZW-15AR521680VD517ISS133R5201.5KR5181KR5192.2KR51710KC51410nGNDVINDRALNSOCP/FB54321V5112SA1015Y12C517100uF/35VSTR-6656VD515PC817C图７L50668uHVD551RU4A220P/2KVVD532EU2ZR55112K/2WR5801KR55247KR55747KR5534.7KR554150KVD561ZW-5.6VV5532SC1815RP551C58210nR5821KVD515PC817CC531C536100uFC561220uF/160VC56047uF/160VB-2K11129101314R585470R+130V+5VL7805N705图８反映+B电压变化情况的误差电流经光电耦合器耦合变压器的初级。见图8。光电耦合器输出的误差电流流经R521后，在R521上形成电压降Vr，该电压叠加在Vd上，从而使输入IC（1）脚的电压部分受Vr控制，使IC内部比较器1提前或延迟反相，从而改变MOSFET的导通时间（ton）、进而改变T501次级输出电压，达到稳压目的，这种稳压控制方式属于电流控制方式。在这种控制方式中，轻载时Vr电压会升高，可能在MOSFET导通时对比较器1产生误触发，所以在（1）脚外围增加了一个有源低通滤波电路，它由电容C516和IC内部的恒流源组成，C516还有高频吸收旁路的作用。5．准谐振电路前面主要分析的是纯光耦反馈的PRC工作方式，实际的反馈电路还包括变压器（1）～（2）绕组来的反馈信号（包括VD513、C515、R519、CD517等元器件），由于这个电路的存在，使输入到（1）脚电压在MOSFET截止期间含有与VDS成正比例的电压成份，这个电压成份就是准谐振信号，根据准谐振信号电平大小可以决定该电源的工作方式是PRC方式还是准谐振方式。（见图9）在MOSFET截止期间，如果准谐振信号处于0.73V---1.45V之间，则比较器1起作用，使电源进入PRC工作方式，如果准谐振信号超过1.45V（最大值为6.0V），则比较器2起作用，使MOSFET截止时间（toff）降为1.5us左右。而实际的截止时间不取决于这个要求，比这个值要大一些，事实上只要准谐振信号保持大于0.73V，则MOSFET仍然维持截止，什么时间导通，则由准谐振方式决定。准谐振方式就是使MOSFET在VDS谐振周期的半周期导通，这样就可以保证MOSFET的开关应力和开关损耗比较低。但是为实现这样一个目的需要如下两个条件：（1）在漏极和地之间要有一个合适的电容C513存在，由他和初级电感构成LC振荡回路，以便形成漏--源极之间电压VDS的谐振波形。由此可见这个C513电容非常关键。（2）在栅极的驱动信号中要有一个合适的延迟时间，以保证当准谐振信号下降到0.73V以下、MOSFET开始导通时恰好处于VDS波形的最低处。6．锁存电路、过压保过热保护电路热保护、锁存电路基板温度超过1400C时，过热保护电路起控，触发锁存器工作，使（4）脚上的电压在10V---16V之间来回摆动，IC间歇性的工作，保护IC，直到电压低图９于6.5V后，电路完全不起振。如果要电源再启动，需要关机后重新开机过压保护当电源的稳压控制电路出现开路等异常现象时，输出电压会大幅上升，开关变压器（1）—（2）绕组电压也会上升。当（4）脚电压超过22．5V时，过压保护电路起控，锁存器工作，使（4）脚上的电压在10V---16V之间来回摆动，IC间歇性的工作，保护IC，直到电压低于6.5V后，电路完全不起振。如果要电源再启动，需要关机后重新开机。7．过流保护STR-F6656的过流保护是通过检测每个振荡周期的开关管漏极电流Id峰值来实现的。当Id过流时，IC（2）脚外接电阻R522//R523上的电压会迅速上升，使（1）脚电压迅速超过门限电压0.73V，从而迫使振荡器输出反相，使MOSFET截止，导通时间（ton）变小，达到限制漏极电流输出的目的，实现过流保护的作用。8．待机控制本电源待机控制电路分为两路：一路由V709控制12V电压和稳压反馈电路L50668uHVD551RU4A220P/2KVVD553RU3MC553470P/1KVVD554RU4YC554470P/1KVR55112K/2WR5613.3K1/2WR55247KR55747KR5534.7KR554150KVD561ZW-5.6VV5532SC1815RP551C58210nR5821KC531C561220uF/160VC56047uF/160VC563470uF/35VC5641000uF/25VR5691.0/1WV5542SD400C56747UB-2KV5552SC1815111291013814+130V+12VC568470uFC56910nR56710KV5512SB958R56410KR5681.0/1WR5653.9KV5842SC1815V7092SC1815VD581ZW9.1VV5822SC1815R5834.7KR58410KC5810.47uFVD5821SS133+26V7N701图１０一路由V584控制26V电路。具体控制过程如下：微处理器（7）脚输低电平（L）待机指令，V709集电极为高电平（H），使V555集电极为低电平（L），导致V554截止，关