降压型开关电源基本电路---FSL336LR 应用设计方案

FSL336LR是绿色模式飞兆降压开关，集成脉宽调制解调器 (PWM) 和 SenseFET,专为采用最少外部组件的高性能离线降压、升降压非隔离式开关电源 (SMPS) 而设计。该设备集成了高电压功率调节器，在没有辅助偏压线圈的情况下运转。一个内部跨导放大器减少反馈补偿电路的外部组件。

集成的PWM控制器包括：10V 调节器没有外部偏压电路、欠压闭锁 (UVLO)、前沿消隐 (LEB)、优化的栅极接通/断开驱动器、EMI 衰减器、热关断 (TSD)、用于环路补偿的温度补偿精密电流源和自保护电路。

内部高压启动开关和突发模式运行使用极低的工作电流降低了待机模式下的功耗。结果是，输入电压是 230V 直流电时，如果没有外部偏压功率损失可能达到 120mW,如果有外部偏压功率损失可能达到 25mW.

降压型开关电源基本电路

降压型开关电源电路通常如图1 所示。

图1 中，T 为开关管，L1 为储能电感，C1 为滤波电容，D1 为续流二极管。当开关

管导通时，电感被充磁，电感中的电流线性增加，电能转换为磁能存储在电感中。设

电感的初始电流为iL0，则流过电感的电流与时间t 的关系为：

iLt= iL1+(Vi-Vo-Vs)t/L，Vs 为T 的导通电压。

当T 关断时，L1 通过D1 续流，从而电感的电流线性减小，设电感的初始电流为i

L1，则则流过电感的电流与时间t 的关系：

iLt=iL1-(Vo+Vf)t/L，Vf 为D1 的正向饱和电压。

FSL336LR产品特性：

1、内置雪崩耐用 SenseFET:650 V;

2、固定工作频率：50 kHz ;

3、无负载功耗： 25 mW @ 230 VAC,带外部偏压;120 mW @ 230 VAC,无外部偏压;

4、无需辅助偏压绕组，提供频率调制功能，可减少 EMI 辐射，逐脉冲限流;

5、超低运行电流：250 ?A ;

6、内置软启动和启动电路，可调节峰值限流和跨导(误差)放大器;

7、提供各种保护：过载保护 (OLP)、过压保护 (OVP)、反馈开环保护 (FB_OLP)、过热关断保护 (TSD)。

FSL336LR 7W变压器参考设计方案：

FSL336LR参考设计主要指标：

开关电源的基本组成

01 主电路

冲击电流限幅：限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。

输入滤波器：其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。

整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。

逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分。

输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。

02 控制电路

一方面从输出端取样，与设定值进行比较，然后去控制逆变器，改变其脉宽或脉频，使输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对电源进行各种保护措施。

03 测电路

提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。

04 辅助电源

实现电源的软件(远程)启动，为保护电路和控制电路(PWM等芯片)工作供电。

一 开关式稳压电源的基本工作原理

开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型(PWM)。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。

对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压 Uo 取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。直流平均电压U。可由公式计算，即

Uo=Um×T1/T

式中 Um 为矩形脉冲最大电压值;T为矩形脉冲周期;T1为矩形脉冲宽度。从上式可以看出，当Um与T不变时，直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。

二 开关式稳压电源的原理电路

01基本电路

交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。

控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。

02 开关电源原理图

单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激，是指当开关管 VT1 导通时，高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管 VD1 处于截止状态，在初级绕组中储存能量。

当开关管 VT1 截止时，变压器T初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及 VD1 整流和电容C滤波后向负载输出。

单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为 20-100 W，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压调整率。唯一的缺点是输出的纹波电压较大，外特性差，适用于相对固定的负载。

单端反激式开关电源使用的开关管 VT1 承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍，工作频率在 20-200kHz 之间。

03 单端正激式开关电源

单端正激式开关电源的典型电路如图四所示。这种电路在形式上与单端反激式电路相似，但工作情形不同。当开关管 VT1 导通时， VD2 也导通，这时电网向负载传送能量，滤波电感L储存能量;当开关管 VT1 截止时，电感L通过续流二极管 VD3 继续向负载释放能量。

在电路中还设有钳位线圈与二极管 VD2 ，它可以将开关管 VT1 的最高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位条件，即磁通建立和复位时间应相等，所以电路中脉冲的占空比不能大于50%。由于这种电路在开关管 VT1 导通时，通过变压器向负载传送能量，所以输出功率范围大，可输出 50-200 W的功率。电路使用的变压器结构复杂，体积也较大，正因为这个原因，这种电路的实际应用较少。

自激式开关稳压电源的典型电路如图五所示。这是一种利用间歇振荡电路组成的开关电源，也是目前广泛使用的基本电源之一。

当接入电源后在 R1 给开关管 VT1 提供启动电流，使 VT1 开始导通，其集电极电流 Ic 在 L1 中线性增长，在 L2 中感应出使 VT1 基极为正，发射极为负的正反馈电压，使 VT1 很快饱和。

与此同时，感应电压给 C1 充电，随着 C1 充电电压的增高，VT1 基极电位逐渐变低，致使 VT1 退出饱和区，Ic 开始减小，在 L2 中感应出使 VT1 基极为负、发射极为正的电压，使 VT1 迅速截止，这时二极管 VD1 导通，高频变压器T初级绕组中的储能释放给负载。在 VT1 截止时，L2 中没有感应电压，直流供电输人电压又经 R1 给 C1 反向充电，逐渐提高 VT1 基极电位，使其重新导通，再次翻转达到饱和状态，电路就这样重复振荡下去。

这里就像单端反激式开关电源那样，由变压器T的次级绕组向负载输出所需要的电压。自激式开关电源中的开关管起着开关及振荡的双重作从，也省去了控制电路。电路中由于负载位于变压器的次级且工作在反激状态，具有输人和输出相互隔离的优点。这种电路不仅适用于大功率电源，亦适用于小功率电源。

05

推挽式开关电源的典型电路如图六所示。它属于双端式变换电路，高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。电路使用两个开关管 VT1 和 VT2，两个开关管在外激励方波信号的控制下交替的导通与截止，在变压器T次级统组得到方波电压，经整流滤波变为所需要的直流电压。

这种电路的优点是两个开关管容易驱动，主要缺点是开关管的耐压要达到两倍电路峰值电压。电路的输出功率较大，一般在100-500W范围内。