單片式開關電源在電器控制系統中的應用

1.3.2　輔助電路的設計

TNY268P系列芯片的內保護電路比較完善,外部保護電路的設計相對簡單.除了過流保護、EMI濾波器外,主要是保護電路的輸入欠壓檢測電路、散熱設計等.

1）欠壓電路設計

TNY268P內部集成輸入欠壓檢測電路,通過EN/UV端的外接電阻R2和R3監控輸入電壓.當輸入電壓較低或突然降低時,R2和R3檢測電壓值只要低于欠壓閥值電壓（AC170V）,TNY268P自動關斷,以達到保護目的.

2）鉗位保護電路設計

單片式開關電源屬于單管電路,在TNY器件關斷瞬間由變壓器的漏感引起的尖峰電壓較高,將會導致TNY器件的損壞.R1,D5和C5構成的RCD吸收回路使TNY器件的漏極電壓限制在700V以下,防止TNY器件的損壞.另外為有效地降低音頻噪聲,設計時D5選高壓穩壓二極管VDz,C5選壓電效應很小的聚脂薄膜電容;R1取100kΩ～150kΩ.

3）反饋電路設計

由于該電源應用于電器控制系統,所以要求精度和穩定性較好.為滿足設計要求,采用TL431型可調式精密并聯穩壓器,以提高輸出電壓的穩定性.電壓反饋電路應從LC濾波器的前面引出,LC的諧振頻率要高,以濾出開關噪聲電壓.

4）散熱設計

TNY268P芯片屬于DIP-8封裝,無需外接散熱片,靠銅箔接地并起到散熱作用,在PCB設計時需直接焊接在PCB上,并盡量增大敷銅面積,周圍留足夠的散熱空間,必要時在其頂端用膠粘上散熱片,增加散熱效果.除上述所涉及的參數之外,還有輸入、輸出整流濾波電路的設計。

2　電磁兼容性設計

電磁兼容性（EMC）已成為檢驗家電產品質量優劣的重要指標,開關電源工作在高頻開關狀態,其內部電壓及電流的波形都是瞬變的,所產生的干擾主要有尖峰干擾、射頻干擾和音頻噪聲,屬于強噪聲源,且頻率越高噪聲越大.從某種程度上說,電磁兼容性問題成了阻礙開關、電源在家用電器控制系統中推廣應用的主要因素之一.因此,在家用電器控制系統的輔助電源設計中,研究電磁兼容性設計是重要環節.設計過程中還需要從以下幾個方面考慮:

1）電磁干擾抑制.在交流輸入加EMI濾波器,或帶金屬屏蔽外殼EMI濾波器,以避免電磁干擾發射.PCB布局時,EMI濾波器遠離輸出級;PCB板上的相關導線應盡量短而寬,尤其漏極的引線要盡可能短,從而最大限度地減小射頻干擾.

2）瞬態干擾的抑制.瞬態干擾會造成單片開關電源輸出電壓的波動,嚴重時會損壞器件,必須采取措施加以抑制.交流采用三線輸入方式,G端接通大地;在初、次級繞組之間并聯一只安全電容C13,以減小級間耦合;初、次級繞組之間繞3～5層0.05mm厚的聚脂絕緣膠布,降低高頻變壓器的分布電容,減小瞬態峰值電流;提高整流橋耐壓值并適當增加輸入濾波器C1的容量;在交流進線端并聯一只壓敏電阻ZR1對浪涌電壓進行鉗位.

3）音頻噪聲的抑制.音頻噪聲主要由電容和高頻變壓器產生.采用特殊的膠合劑粘接磁芯,降低因磁芯之間產生相對位移而引起的音頻噪聲;選擇磁通密度較低的磁芯,例如將磁通密度從0.3T減小到0.2T時,可使音頻噪聲降低10dB～15dB.

3　結論

結合電器控制系統輔助電源的特點,采用TNY268P設計了雙輸出的單片式開關電源,并給出了設計步驟.本文從高頻變壓器、輔助電路以及電磁兼容性等方面對單片式開關電源進行了分析和工程設計,并在冰箱、洗衣機等電器控制系統進行了多次運行試驗,結果表明,該電源在實際工作中性能穩定、工作可靠,通用性強,抗電磁干擾性能好,成本低、易于集成,能滿足電器控制系統的技術要求.