CL-A-15-5型開關(guān)電源的制作與檢測

我們知道開關(guān)電源主要由交流220V整流濾波電路、開關(guān)振蕩電路、高頻脈沖整流濾波電路、取樣和穩(wěn)壓控制電路等幾部分組成。下面以CL-A-15-5型開關(guān)電源(15W/5V)作為實(shí)例，如圖所示。由圖可見，它是通用的變壓器耦合并聯(lián)型電路，輸入電壓經(jīng)由C1、C2、C3、LF1構(gòu)成的線路濾波器、二極管VD1～VD4構(gòu)成的橋式整流電路和電容C6濾波后變成約320V的直流電，一路經(jīng)自啟動(dòng)限流電阻R6、R3供給IC1的電源輸入端，可見，R6和R3為芯片自啟動(dòng)限流電阻;另一路經(jīng)脈沖變壓器Tl送給IC1的4、5腳(1CE2A內(nèi)的MOSFET的漏極)，并由與3腳(1CE2A內(nèi)的MOSFET的源極)相連的過流檢測保護(hù)電阻R1形成回路，內(nèi)部振蕩器控制著MOSFET的通斷。另外，由脈沖變壓器T1的次級(jí)、D6、R5、C7組成的輔助電源電路，供給PWM控制器電源。

本電路的PWM變換器是由ICE2A(IC1)及脈沖變壓器T1組成。脈沖變壓器T1在電路中具備能量儲(chǔ)存、隔離輸出和電壓變換的功能。由電路圖中的同名端可知，這是一種反激式開關(guān)電源，即在MOSFET導(dǎo)通時(shí)，電能以磁場能量形式儲(chǔ)存在初級(jí)線圈中、此時(shí)D7截止;在MOSFET截止時(shí)，磁場能量形式傳輸給次級(jí)，此時(shí)肖特基整流管D7導(dǎo)通，經(jīng)由C12、L1、C13、R9、C14構(gòu)成的輸出整流濾波電路形成直流電壓輸出。R13、LED1構(gòu)成發(fā)光指示電路。另外，PWM變換器選用ICE2A0565(IC1)，它是雙列直插8腳結(jié)構(gòu)，其引腳功能見下表。

對開關(guān)電源而言，在功率相同時(shí)，開關(guān)頻率越高，開關(guān)變壓器的體積就越小，但對開關(guān)管的要求就越高;開關(guān)變壓器的次級(jí)可以有多個(gè)繞組或一個(gè)繞組有多個(gè)抽頭，以得到需要的輸出。

開關(guān)電源的輸出直流電壓的大小與脈沖電壓的有效值成正比，而脈沖電壓的大小又與開關(guān)管的導(dǎo)通占空比成正比。另外一方面，通過取樣比較電路去反饋控制占空比控制電路，使占空比作相應(yīng)變化。

若輸出直流電壓下降，則使占空比變大，從而使輸出電壓上升，反之亦然。

該電源采用配可調(diào)穩(wěn)壓器的光耦反饋式穩(wěn)壓反饋控制電路。R12、R11、W1、R8、IC2、IC3構(gòu)成電壓取樣電路。IC1內(nèi)部設(shè)有基準(zhǔn)電壓、比較放大電路和脈沖控制電路。C10是IC1的反饋信號(hào)輸入端的旁路電容。穩(wěn)壓過程為：當(dāng)由于某種原因致使輸出電壓升高時(shí)，光耦中發(fā)光二極管的電流增大，使IC1反饋控制端的電流增大，因其內(nèi)部的振蕩器的占空比與該電流成反比，故占空比減小，這就迫使輸出電壓降低，達(dá)到穩(wěn)壓的目的，反之亦然。可見，反饋控制電路正是通過調(diào)節(jié)占空比，使輸出電壓趨于穩(wěn)定的。

另外，開關(guān)電源也設(shè)置了一些輔助保護(hù)電路。

R4、D5和C8為緩沖保護(hù)電路，避免在MOSFET關(guān)斷的時(shí)刻，由脈沖變壓器產(chǎn)生的反蜂電壓使MOSFET的漏極電壓超過650V而損壞芯片。過流檢測電阻Rl的設(shè)置能限制開關(guān)管電流的過大。電路還設(shè)置了啟動(dòng)保護(hù)電路，由于開機(jī)時(shí)輸出直流電壓未及時(shí)建立，反饋電壓未及時(shí)建立，易使開關(guān)管的飽和期過長而損壞，為此，在集成塊的1腳外加軟啟動(dòng)電容C4，利用開機(jī)時(shí)對電容的充電：限制開關(guān)脈沖的寬度，使開機(jī)時(shí)開關(guān)管的飽和期不至于過長而逐漸增大，從而讓穩(wěn)壓電路迅速進(jìn)入正常狀態(tài)，其軟啟動(dòng)時(shí)間由C4決定。此外，C3電容是接在輸入線兩端用來消除串模干擾，C1、C2電容接在輸入線和地線之間用來消除共模干擾。

元件選擇與印制電路板制作

元件的選擇，詳細(xì)如下表所示。印刷電路板的制作，如下圖所示。

三、安裝與檢查

根據(jù)所選配的元件及PCB板，按照原理電路相對應(yīng)的PCB板對號(hào)入座，并焊接各結(jié)點(diǎn)。當(dāng)安裝焊接完畢后，再次檢查電路是否有錯(cuò)接或漏接情況，如有應(yīng)及時(shí)糾正，同時(shí)，在通電前，應(yīng)用萬用表R×lk擋測量開關(guān)電源的輸入端電阻，判別電路是否有短路現(xiàn)象。

四、調(diào)試與檢測

1.測試輸出電壓的可調(diào)范圍

在輸入端連線并接通220V電源，看指示燈是否正常顯示。調(diào)節(jié)可變電阻W1，使之順時(shí)針到底和逆時(shí)針到底時(shí)，用數(shù)字萬用表DC20V擋測量輸出端的電壓范圍。

2.空載電壓的調(diào)整

將調(diào)壓器調(diào)至220V，接通電源，數(shù)字萬用表選用DC20V電壓擋，調(diào)節(jié)Wl，使輸出電壓為5V。如果電壓不正常，則檢查相關(guān)電路并排除故障。

3.電流調(diào)整率的測量

調(diào)節(jié)調(diào)壓器使變壓器輸入電壓為220V，負(fù)載電流為空載Io=0時(shí)和滿載Io=3A時(shí)，滿載時(shí)接上滑動(dòng)變阻器，測輸出電壓U2和U1，并按公式計(jì)算

(U0為額定輸出電壓5V)電流調(diào)整率。本電路要求電流調(diào)整率≤0.5%。

4.電壓調(diào)整率的測量

在滿載狀態(tài)下，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使變壓器輸入電壓升至265V，測此時(shí)的輸出電壓U3;然后，在滿載狀態(tài)下，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使變壓器輸入電壓降至185V，再測此時(shí)的輸出電壓U4;最后，把上面的數(shù)據(jù)分別代入

兩個(gè)公式進(jìn)行計(jì)算(Uo為額定輸出電壓5V)，從Sul和SU2中取其中較大的一個(gè)作為穩(wěn)壓電源的電壓調(diào)整率。本電路要求電壓調(diào)整率≤0.%。

5.紋波電壓的測試

用示波器測輸出交流紋波電壓，空載及滿載情況下將輸出直流電壓從最小調(diào)到最大，觀察紋波電壓變化的情況。記錄最大紋波電壓的數(shù)值。本電路要求紋波電壓≤80mVp-p。

通過制作與檢測開關(guān)電源，既能熟悉開關(guān)電源的工作原理和功能，又能掌握開關(guān)電源的裝接和生產(chǎn)工藝，還能熟悉開關(guān)電源的調(diào)試檢測技術(shù)。另外，電路制作調(diào)試成功后，還可進(jìn)行故障模擬，這對掌握開關(guān)電源的維修技能也有促進(jìn)作用。