1LD7552B介紹
1．1內(nèi)部結(jié)構(gòu)
LD7552B是Leadtrend(通嘉)科技公司推出的具有綠色工作模式的電源控制集成塊,，負(fù)責(zé)產(chǎn)生開關(guān)脈沖，還能完成穩(wěn)壓控制及各種保護(hù),。LD7552B內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示,，它具有良好的防靜電功能、電流模式控制功能,、無(wú)噪聲綠色模式控制功能和多種保護(hù)功能(如過(guò)壓保護(hù),、過(guò)載保護(hù)等)。該集成塊啟動(dòng)電流低(小于20μA),，功耗低(小于0．4W),，利用它可以設(shè)計(jì)出30～60W的綠色開關(guān)電源。
值得一提的是,，LD7552B與LD7552D互為姊妹芯片,，它們之間的區(qū)別體現(xiàn)在4腳外部。LD7552B的4腳外部一般接100kΩ電阻,，而LD7552D的4腳外部一般接0.047μF電容,，代換時(shí)應(yīng)注意這一點(diǎn)。無(wú)論是LD7552B還是LD7552D都能推動(dòng)多種型號(hào)的開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管,，如2SK2630,，2SK2645，2SK2649等,，應(yīng)用時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況選定,。
1．2封裝形式
LD7552B及LD7552D均采用DIP-8封裝形式,，其外形及尺寸如圖2所示。
2電路設(shè)計(jì)
利用LD7552B設(shè)計(jì)出的開關(guān)電源如圖3所示,，該電源能輸出5V和14V直流電壓,，輸出功率達(dá)40W，5V電源的輸出電流可達(dá)2A,，14V電源的輸出電流可達(dá)2．2A,。
2．1交流輸入及整流濾波電路
這部分電路主要由電源開關(guān)S1、保險(xiǎn)管F1,、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NR1,、互感濾波器L1、橋堆BD1,、濾波電容C2和C3等元件構(gòu)成,。其功能是完成交流電壓的傳輸及整流濾波任務(wù)，最后在C2上得到300V左右的直流電壓,。
因電源功率較大,，故開機(jī)浪涌電流也較大，保險(xiǎn)管F1選用2A／250V規(guī)格,；采用一節(jié)互感濾波器來(lái)濾除電網(wǎng)中的干擾,，L1選用電感量為4mH的互感濾波器即可；橋堆選用整流電流為2A,，耐壓為500V以上即可(如2KBP06～2KBP10系列),；C2選用100～150μF,，耐壓為400V以上的電解電容,。為了改善高頻濾波效果，C2上可并聯(lián)一個(gè)高壓陶瓷電容C3,。串入負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NR1的目的是為了減小開機(jī)浪涌電流,，NR1的常溫阻值可選在6～9Ω／4A。
2．2LD7552B的3腳和7腳外部電路
3腳和7腳外接啟動(dòng)電路和供電電路,，其任務(wù)是開機(jī)瞬間為芯片提供啟動(dòng)電壓,，正常工作期間為芯片提供供電電壓。電路啟動(dòng)時(shí),，LD7552B的3腳索取的電流小于20μA,，屬微電流啟動(dòng)方式，故啟動(dòng)電阻R1,，R2,，R3的總阻值可選擇在1000kΩ左右。電路工作后,，7腳索取的電流達(dá)2mA,，此時(shí)R1,，R2，R3無(wú)法提供如此大的電流,，故由開關(guān)變壓器的繞組,、R8，D1等元件構(gòu)成的供電電路來(lái)給7腳供電,，以滿足內(nèi)部電路的要求,。C6的容量一般在10～47μF，D1一定要選用耐壓在200V以上,，整流電流在0．8A以上的快恢復(fù)二極管(如FR103～FR106等),，R8的阻值一般在10Ω以下。R1,，R2,，R3，C6的取值不能太大,，否則會(huì)導(dǎo)致電路啟動(dòng)困難,，甚至不能啟動(dòng)。7腳的正常工作電壓應(yīng)設(shè)計(jì)在12～16V,。
2．3LD7552B的4腳外部電阻
LD7552B的正常振蕩頻率由4腳外部電阻進(jìn)行設(shè)定,，可由下式計(jì)算。
f=(65／R4)×100
式中：f表示LD7552B的正常振蕩頻率,，單位為kHz,；R4表示4腳外部電阻的阻值，單位為kΩ,。例如,，當(dāng)4腳外部電阻為100kΩ時(shí)，振蕩頻率為65kHz,。選擇4腳外部電阻的阻值時(shí),，一定要確保f在50～130kHz之間，也就是說(shuō)R4的取值范圍在50～130kΩ之間,。
2．4LD7552B的6腳外部電路
6腳用來(lái)檢測(cè)開關(guān)管的電流,，以實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。6腳外部需接一個(gè)RC濾波器(由R5和C8構(gòu)成),，一則可以防止脈沖前沿?fù)p壞6腳內(nèi)部電路,，二則可以避免電路誤保護(hù)。RC濾波器的時(shí)間常數(shù)不宜太大,，只要確保脈沖前沿有350ns的延時(shí)即可,。開關(guān)管源極電阻R7對(duì)電路的輸出功率及過(guò)流保護(hù)靈敏度有很大影響，R7越大,，過(guò)流保護(hù)點(diǎn)就越低,，電路的輸出功率也就越?。蝗鬜7越小,，過(guò)流保護(hù)點(diǎn)就越高,，電路的輸出功率也就越大。因此,，選擇R7的阻值時(shí),，一定要兼顧上述2個(gè)方面。實(shí)驗(yàn)表明,，當(dāng)開關(guān)管源極電阻選為0．47Ω／2W時(shí),，電路的帶負(fù)載能力大于40W，過(guò)流保護(hù)點(diǎn)約為2A,。為了使設(shè)計(jì)略留有余地,，R7可選為0．43Ω／2W。
2．5穩(wěn)壓電路
精密型三端比較器IC3,、光電耦合器IC2及3只取樣電阻(R14,，R16及R15)均為穩(wěn)壓電路中的關(guān)鍵元件。精密型三端比較器可選用KIA431A或TL431A,，光電耦合器可選用PC123或PC817,。輸出電壓的大小與三只取樣電阻(R14，R16及R15)的阻值息息相關(guān),，當(dāng)輸出電壓為5V和14V時(shí),，根據(jù)基爾霍夫定律，很容易推導(dǎo)出R14,，R16和R15之間有下式的關(guān)系,。
式中：R15，R14和R16分別代表電阻R15,，R14和R16的阻值,。如果R14和R16分別取3．6kΩ和33kΩ時(shí),，可以算出R15的阻值為2．4kΩ,。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)R15為2．43kΩ時(shí),，5V和14V輸出電壓最準(zhǔn)確,。值得注意的是，R14,，R15和R16一定要選用精密電阻,，誤差在1％以內(nèi)，否則會(huì)影響穩(wěn)壓精度,，加大輸出電壓的誤差,。
2．6開關(guān)管及反峰吸收電路
開關(guān)管VT1應(yīng)選用UDSS≥600V,，IDM≥6A，PDM≥50W,，RDS<1．5Ω的場(chǎng)效應(yīng)開關(guān)管,，如2SK2630，2SK2645,，2SK2649,，2SK2677，2SK2761等,。
在開關(guān)管截止瞬間,，開關(guān)變壓器初級(jí)繞組會(huì)產(chǎn)生反峰電壓，為了防止反峰電壓擊穿開關(guān)管,，必須在開關(guān)變壓器初級(jí)繞組上并聯(lián)反峰吸收電路,，即R9，C5和D3,。D3一定要選用高壓快恢復(fù)管,，如RF107，RGF10M等,，C5的耐壓必須在1．5kV以上,，容量為1～2nF；R9的功率須在2W以上,，阻值為100kΩ左右,。
2．7直流輸出電路
本電源輸出5V，14V兩路直流電壓,，都能向負(fù)載提供2A以上的電流,。14V整流一般選用耐壓在100V以上，平均整流電流在6A以上的雙二極管進(jìn)行整流,，如FCH10U10,，F(xiàn)CH10A15，SP10100等,，濾波電容的總?cè)萘繎?yīng)在1000μF以上,，最好采用LC濾波。5V整流一般選用耐壓在50V以上,，平均整流電流在3A以上的快恢復(fù)二極管進(jìn)行整流,，如31DQ06系列、31DQ09系列等,，濾波電容的總?cè)萘繎?yīng)在2000μF以上,，最好也采用LC濾波。
3電路工作原理
3．1啟動(dòng)過(guò)程
220V交流市電經(jīng)BD1整流、C2濾波獲得300V左右的直流電壓,。該電壓經(jīng)啟動(dòng)電阻R1,，R2，R3送至IC1的3腳,，經(jīng)內(nèi)部電路對(duì)7腳外部電容(C6和C4)充電,，使7腳電壓上升。當(dāng)7腳電壓達(dá)到16V時(shí),，內(nèi)部電路啟動(dòng),，并從8腳輸出開關(guān)脈沖，開關(guān)管VT1進(jìn)入開關(guān)工作狀態(tài),。電路工作后,，開關(guān)變壓器1～3繞組上的脈沖電壓經(jīng)R8限流、D1整流,，C6,、C4濾波后，獲得12V左右的直流電壓提供給7腳,，作為IC1的供電電壓,。LD755-2B具有綠色工作模式，在輕載運(yùn)行(如待機(jī))時(shí),，內(nèi)部綠色模式控制器工作,，振蕩頻率變?yōu)?0kHz左右，此時(shí)電源工作于綠色模式下,，其功耗僅0．4W左右,。當(dāng)負(fù)載提高時(shí)，芯片轉(zhuǎn)為正常工作模式,，此時(shí)振蕩頻率不受綠色模式控制器的控制,，頻率提高至65kHz。模式的轉(zhuǎn)換是由內(nèi)部電路檢測(cè)2腳電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的,，當(dāng)2腳電壓低于2．35V時(shí),，電路就工作于綠色模式。
3．2各路電壓輸出過(guò)程
開關(guān)變壓器有兩個(gè)帶中心抽頭的繞組,，這兩個(gè)繞組采用并聯(lián)連接,。它們的上端接地，下端并聯(lián)后作為14V繞組的輸出端,，中心抽頭并聯(lián)后作為5V繞組的輸出端,。電路工作后，14V繞組輸出的脈沖電壓經(jīng)D4(2個(gè)并聯(lián)二極管)整流,，C13，L2，C14濾波后,，產(chǎn)生14V的直流電壓,。5V繞組輸出的脈沖電壓經(jīng)D5整流，C10,，L3,，C11濾波后，產(chǎn)生5V直流電壓,。
3．3穩(wěn)壓過(guò)程
該電源是通過(guò)調(diào)整開關(guān)脈沖的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓控制的,，穩(wěn)壓主取樣點(diǎn)設(shè)在5V輸出端，由R14和R15對(duì)5V電壓進(jìn)行取樣,；輔助取樣點(diǎn)設(shè)在14V輸出端,，由R16和R15對(duì)14V電壓進(jìn)行取樣。當(dāng)某種原因(如電網(wǎng)電壓上升,，負(fù)載變輕等)引起各路輸出電壓上升時(shí),，送至IC3控制腳的取樣電壓也上升，從而使IC3導(dǎo)通加強(qiáng),，IC2中的發(fā)光二極管和光屯三極管導(dǎo)通也增強(qiáng),，IC1的2腳電壓下降，經(jīng)內(nèi)部電路調(diào)節(jié)后,，其8腳輸出的脈沖寬度變窄(占空比減小),，開關(guān)管VT1飽和時(shí)間縮短，各路輸出電壓下降,。當(dāng)某種原因引起各路輸出電壓下降時(shí),，則穩(wěn)壓過(guò)程與上述相反。
3．4保護(hù)過(guò)程
(1)過(guò)流保護(hù),。當(dāng)某種原因(如負(fù)載過(guò)重等)引起開關(guān)管VT1的電流增大時(shí),，R7上的電壓必升高，該電壓經(jīng)R5送至IC1的6腳,，只要6腳電壓達(dá)到0．85V,，并持續(xù)350ns時(shí)，內(nèi)部過(guò)流保護(hù)電路動(dòng)作,，使8腳提前輸出低電平,，VT1提前截止，從而有效抑制電流的進(jìn)一步上升,，使VT1不至于過(guò)流而損壞,。
(2)過(guò)載保護(hù)。當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)短路時(shí),，14V和5V電壓接近0V,，此時(shí)IC3和IC2截止,，IC1的2腳電壓會(huì)上升，只要2腳電壓上升至5V,，且持續(xù)60ms,，內(nèi)部電路就會(huì)執(zhí)行過(guò)載保護(hù)，8腳停止脈沖輸出,。
(3)欠壓保護(hù),。欠壓保護(hù)是由IC1的7腳內(nèi)部電路來(lái)完成的。開機(jī)后,，C6被充電,，若C6上的電壓不能達(dá)到16V，IC1就不會(huì)工作,，處于欠壓保護(hù)狀態(tài),。若C6上的電壓能達(dá)到16V，IC1就工作,，一旦電路工作后,，7腳電壓只需維持在10～16V之間即可，如果某種原因使得C6兩端電壓下降至10V以下時(shí),，IC1立即停振,，8腳停止脈沖輸出，進(jìn)入欠壓保護(hù)狀態(tài),。
(4)過(guò)壓保護(hù),。當(dāng)穩(wěn)壓環(huán)路開路時(shí)，各路輸出電壓會(huì)大幅上升,，C6的電壓也會(huì)上升,，只要該電壓達(dá)到28V，IC1內(nèi)部電路立即執(zhí)行過(guò)壓保護(hù),，8腳停止脈沖輸出,。
值得注意的是，當(dāng)LD7552B進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)后,，其狀態(tài)不能自動(dòng)鎖存,，當(dāng)保護(hù)條件不具備時(shí)，電路就會(huì)自行解除保護(hù)狀態(tài),，重新工作,。工作后，若保護(hù)條件又具備,，則再一次進(jìn)入保護(hù)狀態(tài),，如此循環(huán)。也就是說(shuō),，當(dāng)電路進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)時(shí)(過(guò)流保護(hù)除外),，電路會(huì)間歇工作(即所謂的“打嗝”),。此時(shí)，輸出電壓及LD7552B相關(guān)引腳電壓會(huì)波動(dòng),。
4關(guān)鍵檢測(cè)點(diǎn)
該電源有一個(gè)目擊檢測(cè)點(diǎn)和兩個(gè)關(guān)鍵檢測(cè)點(diǎn),。當(dāng)電源出故障時(shí),，通過(guò)檢測(cè)這些點(diǎn)就能很快找到故障所在,。保險(xiǎn)管F1是目擊檢測(cè)點(diǎn)，通過(guò)觀察或測(cè)量F1是否燒斷,，可以判斷故障的性質(zhì),。當(dāng)F1燒斷時(shí)，說(shuō)明電源中有短路故障存在,，短路部位一般發(fā)生在整流橋堆(BD1),、濾波電容C2，C3或開關(guān)管VT1上,。C2上的電壓是第一關(guān)鍵檢測(cè)點(diǎn),，通過(guò)檢測(cè)此點(diǎn)電壓可以判斷故障部位。例如,，當(dāng)電源不工作時(shí),，若測(cè)得C2上的電壓為0V，說(shuō)明故障在交流輸入電路或整流電路上,；若C2上有300V電壓,，說(shuō)明故障部位在C2之后的電路中。LD7552B的7腳是第二關(guān)鍵檢測(cè)點(diǎn),，當(dāng)電源不工作時(shí),，通過(guò)測(cè)量該點(diǎn)電壓可以縮小故障部位。例如,，通電后,，7腳電壓達(dá)不到16V，說(shuō)明電路不工作是因啟動(dòng)電壓過(guò)低而引起的,；若7腳電壓大幅度擺動(dòng),，說(shuō)明電路進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。
5結(jié)語(yǔ)
LD7552B是一種非常完美的新型綠色電源芯片,，具有很強(qiáng)的調(diào)壓功能和完善的保護(hù)功能,，所以穩(wěn)定性和可靠性都很高，且能根據(jù)負(fù)載的大小自動(dòng)改變工作模式,。實(shí)踐表明,，基于LD7552B的開關(guān)電源能在90～240V交流環(huán)境中穩(wěn)定工作，在輸出40W功率的情況下,，電源自身?yè)p耗僅3W左右,，效率達(dá)90％以上,；在綠色模式下，電源自身?yè)p耗僅0．4W左右,。LD7552B是設(shè)計(jì)中大功率開關(guān)電源的首選芯片,，它必將受到廣大電子工作者的青睞，具有廣闊的應(yīng)用前景,。