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CL-A-15-5型开关电源的制作与检测,ICE2A POWER SUPPLY
关键字：ICE2A,开关电源电路图
作者：吴晓云
我们知道开关电源主要由交流220V整流滤波电路、开关振荡电路、高频脉冲整流滤波电路、取样和稳压控制电路等几部分组成。下面以CL-A-15-5型开关电源(15W/5V)作为实例，如图所示。由图可见，它是通用的变压器耦合并联型电路，输入电压经由C1、C2、C3、LF1构成的线路滤波器、二极管VD1～VD4构成的桥式整流电路和电容C6滤波后变成约320V的直流电，一路经自启动限流电阻R6、R3供给IC1的电源输入端，可见，R6和R3为芯片自启动限流电阻；另一路经脉冲变压器Tl送给IC1的4、5脚（1CE2A内的MOSFET的漏极），并由与3脚（1CE2A内的MOSFET的源极）相连的过流检测保护电阻R1形成回路，内部振荡器控制着MOSFET的通断。另外，由脉冲变压器T1的次级、D6、R5、C7组成的辅助电源电路，供给PWM控制器电源。
本电路的PWM变换器是由ICE2A(IC1)及脉冲变压器T1组成。脉冲变压器T1在电路中具备能量储存、隔离输出和电压变换的功能。由电路图中的同名端可知，这是一种反激式开关电源，即在MOSFET导通时，电能以磁场能量形式储存在初级线圈中、此时D7截止；在MOSFET截止时，磁场能量形式传输给次级，此时肖特基整流管D7导通，经由C12、L1、C13、R9、C14构成的输出整流滤波电路形成直流电压输出。R13、LED1构成发光指示电路。另外，PWM变换器选用ICE2A0565(IC1)，它是双列直插8脚结构，其引脚功能见下表。
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引脚号 |
功能 |
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1 |
软启动设置，使用者可自行设置所需软启动时间，并具有自动重启动功能 |
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2 |
用于反馈信号输入，以控制PWM，调整占空比，最大占空比为0.72 |
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3 |
MOSFET工作电流检测脚，以达到过流保护的目的 |
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4 |
为MOSFET的漏极 |
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5 |
为MOSFET的漏极 |
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6 |
空脚 |
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7 |
PWM控制器电源 |
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8 |
电源地 |
对开关电源而言，在功率相同时，开关频率越高，开关变压器的体积就越小，但对开关管的要求就越高；开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头，以得到需要的输出。
开关电源的输出直流电压的大小与脉冲电压的有效值成正比，而脉冲电压的大小又与开关管的导通占空比成正比。另外一方面，通过取样比较电路去反馈控制占空比控制电路，使占空比作相应变化。
若输出直流电压下降，则使占空比变大，从而使输出电压上升，反之亦然。
该电源采用配可调稳压器的光耦反馈式稳压反馈控制电路。R12、R11、W1、R8、IC2、IC3构成电压取样电路。IC1内部设有基准电压、比较放大电路和脉冲控制电路。C10是IC1的反馈信号输入端的旁路电容。稳压过程为：当由于某种原因致使输出电压升高时，光耦中发光二极管的电流增大，使IC1反馈控制端的电流增大，因其内部的振荡器的占空比与该电流成反比，故占空比减小，这就迫使输出电压降低，达到稳压的目的，反之亦然。可见，反馈控制电路正是通过调节占空比，使输出电压趋于稳定的。
另外，开关电源也设置了一些辅助保护电路。
R4、D5和C8为缓冲保护电路，避免在MOSFET关断的时刻，由脉冲变压器产生的反蜂电压使MOSFET的漏极电压超过650V而损坏芯片。过流检测电阻Rl的设置能限制开关管电流的过大。电路还设置了启动保护电路，由于开机时输出直流电压未及时建立，反馈电压未及时建立，易使开关管的饱和期过长而损坏，为此，在集成块的1脚外加软启动电容C4，利用开机时对电容的充电：限制开关脉冲的宽度，使开机时开关管的饱和期不至于过长而逐渐增大，从而让稳压电路迅速进入正常状态，其软启动时间由C4决定。此外，C3电容是接在输入线两端用来消除串模干扰，C1、C2电容接在输入线和地线之间用来消除共模干扰。
元件选择与印制电路板制作
元件的选择，详细如下表所示。印刷电路板的制作，如下图所示。
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序号 |
名称 |
型号规格 |
配件图号 |
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1 |
碳膜电阻器 |
RT-22/0.125W |
R2 |
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2 |
碳膜电阻器 |
RT-750/0.125W |
R13 |
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3 |
碳膜电阻器 |
RT-820/0.125W |
R11 |
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4 |
碳膜电阻器 |
RT-lk/0.125W |
R12 |
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5 |
碳膜电阻器 |
RT-22/0.25W |
R5 |
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6 |
碳膜电阻器 |
RT-220/0.25W |
R8 |
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7 |
碳膜电阻器 |
RT-220k/0.25W |
R3 |
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8 |
碳膜电阻器 |
RT-220k/0.25W |
R6 |
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9 |
碳膜电阻器 |
RT-5.1/0.5W |
Rl0 |
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10 |
碳膜电阻器 |
RT-1/1W |
R1 |
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11 |
碳膜电阻器 |
RT-51/1W |
R9 |
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12 |
碳膜电阻器 |
RT-47k/2W |
R4 |
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13 |
电位器 |
471 |
RW1 |
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14 |
电解电容 |
CD263-2200μF/1 0V |
C12 |
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15 |
电解电容 |
CD263-470μF/16V |
C13 |
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16 |
电解电容 |
CD263-47μF/50V |
C7 |
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17 |
电解电容 |
CD263-22μF/400V |
C6 |
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18 |
电解电容 |
CD263-1μF/50V |
C4 |
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19 |
X2型安规电容 |
104/275VAC |
C3 |
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20 |
高压陶瓷电容 |
CT81-103/lkV |
C8 |
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21 |
高压陶瓷电容 |
CT81-103/lkV |
C15 |
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22 |
瓷片电容 |
CT81-222/250VAC |
Cl |
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23 |
瓷片电容 |
CT81-222/250VAC |
C2 |
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24 |
瓷片电容 |
CT81-222/250VAC |
C9 |
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25 |
瓷片电容 |
CCl-103/60V |
Cl0 |
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26 |
聚脂膜涤纶电容 |
CL11-223/100V |
C5 |
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27 |
聚丙烯薄膜电容 |
CBB-224 |
Cll |
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28 |
独石陶瓷电容 |
CT4-104 |
C14 |
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29 |
整流二极管 |
1N4007 |
D1～D4 |
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30 |
肖特基二极管 |
HER107 |
D5 |
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31 |
肖特基二极管 |
HER104 |
D6 |
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32 |
肖特基双二极管 |
MBR2045 |
D7 |
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33 |
集成电路 |
2A0565 |
M1 |
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34 |
光电耦合器 |
P817 |
M2 |
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35 |
三端基准稳压源 |
TL431 |
M3 |
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36 |
发光管 |
φ3绿发光管 |
LED1 |
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37 |
保险丝 |
2A |
Fl |
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38 |
滤波电感 |
工字磁棒 |
L1 |
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39 |
共模轭流圈 |
M F9.8 |
LF1 |
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40 |
脉冲变压器 |
E122 |
T1 |
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41 |
接线端子 |
DG7.62-2 |
CON2 |
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42 |
接线端子 |
DG7.62-3 |
CON1 |
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43 |
印制板 |
PCB |
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44 |
透明青壳纸 |
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45 |
外壳 |
铝外壳 |
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三、安装与检查
根据所选配的元件及PCB板，按照原理电路相对应的PCB板对号入座，并焊接各结点。当安装焊接完毕后，再次检查电路是否有错接或漏接情况，如有应及时纠正，同时，在通电前，应用万用表R×lk挡测量开关电源的输入端电阻，判别电路是否有短路现象。
四、调试与检测
1．测试输出电压的可调范围
在输入端连线并接通220V电源，看指示灯是否正常显示。调节可变电阻W1，使之顺时针到底和逆时针到底时，用数字万用表DC20V挡测量输出端的电压范围。
2．空载电压的调整
将调压器调至220V，接通电源，数字万用表选用DC20V电压挡，调节Wl，使输出电压为5V。如果电压不正常，则检查相关电路并排除故障。
3．电流调整率的测量
调节调压器使变压器输入电压为220V，负载电流为空载Io=0时和满载Io=3A时，满载时接上滑动变阻器，测输出电压U2和U1，并按公式计算
(U0为额定输出电压5V）电流调整率。本电路要求电流调整率≤0.5%。
4．电压调整率的测量
在满载状态下，调节调压器使变压器输入电压升至265V，测此时的输出电压U3；然后，在满载状态下，调节调压器使变压器输入电压降至185V，再测此时的输出电压U4；最后，把上面的数据分别代入
两个公式进行计算（Uo为额定输出电压5V），从Sul和SU2中取其中较大的一个作为稳压电源的电压调整率。本电路要求电压调整率≤0.%。
5．纹波电压的测试
用示波器测输出交流纹波电压，空载及满载情况下将输出直流电压从最小调到最大，观察纹波电压变化的情况。记录最大纹波电压的数值。本电路要求纹波电压≤80mVp-p。
通过制作与检测开关电源，既能熟悉开关电源的工作原理和功能，又能掌握开关电源的装接和生产工艺，还能熟悉开关电源的调试检测技术。另外，电路制作调试成功后，还可进行故障模拟，这对掌握开关电源的维修技能也有促进作用。
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