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开关电源电路图及原理设计 第7页

更新时间:2010-2-16:  来源:毕业论文
开关电源电路图及原理设计 第7页
自恢复容丝
    自恢复容丝(Resettable Fuse RF)。它是20世纪90年代问世的一种新型过流保护器件。传统的容丝属于一次性过流保护器,使用很不方便。美国硅谷的(Raychem)公司最近研制成功由聚合物(polymer)掺加导体而制成的自恢复容丝,圆满的解决了上述难题。它具有体积小,种类规格齐全,开关特性好,能自行恢复,反复使用,不需文修的特点。其中,PXE系列为圆形片,RUE系列为方形,miniSMD为小型化表面安装元件,SRP系列为片状。
    自恢复容丝具有开关特性,亦称聚合物开关(polyswitch)。内部由高分子晶状聚合物和导电链构成。由于聚合物能将导电链紧密的束缚在晶状结构上,因此常态下的电阻非常低,为零点几欧左右。当工作电流通过自恢复容丝时所产生的热量很小,不会改变聚合物内部的结构。当发生短路故障时,电流急剧增大,导电链产生的热量使聚合物从晶状胶体变成非晶状胶体,原本被束缚的导电链便自行分离断裂,元件的电阻就迅速增加几个数量级,呈开路状态,立即将电流切断,起到保护作用。而过电流故障被排除掉,元件又很快恢复成低阻状态。正是这种可持续转换模式,才使之能反复使用而无须更换。
  
自恢复容丝的电阻-温度特性如左图2-21所示,公分5个阶段。当温度较低时,其发热量与散热量达到动态平衡(阶段1)。即使电流有所上升或环境温度升高些,增加的热量仍可散发到空气中(阶段2)。但是,若电流进一步增大(阶段3),直至发热量大于散热量时(阶段4),自恢复容丝的温度就会迅速升高,很小的温           度变化量就会造成电阻急剧增大,从而阻挡住电流的通过,保护设备不受损坏。阶段5             图 3-21 电阻-温度特性
则属于禁用区。在过电流故障消除后的几秒钟之内,随着温度的降低,电阻值又迅速减小。需要指出,自恢复容丝也具有PTC特性,但与正温度系数的热敏电阻有着本质的区别。它属于高分子聚合物-导体,而PTC元件是由钛酸钡与稀土元素烧结而成的陶瓷材料;此外PTC元件在常温下的电阻值较大,不适合作容丝使用。
   九 软磁铁氧体磁心
软磁铁氧体磁心的特性
    磁性材料分为软磁材料、硬磁材料两种。经过磁化后很容易退磁的材料称为软磁材料,其矫顽力很小。硬磁材料如(磁钢、永磁合金)则不容易退磁。
    软磁铁氧体磁心是磁性材料中重要的一大类。其应用领域非常广泛,例如收音机中的磁棒、偏转线圈的磁环、录象机的磁头等等。
   软磁铁氧体磁心的品种繁多,形状各异,大致可分为以下三类。
   1.按形状分类:主要有螺纹磁心、环形磁心、罐形磁心、E形、U形、T形、日形、工字形、王字形磁心。此外,还有单孔和多孔磁心。
   2.按工作频率划分:有低频、中频、高频、甚高频磁心。
   3.按材料划分:MXO--锰锌铁氧体、NXO--镍锌铁氧体、NQ--镍铅铁氧体、NGO--镍锌高频铁氧体、GTO--甚高频铁氧体。
         型号 磁导率
u/:H/m 温度
T/℃           电阻率
/cm 磁通密度
Bs/mT 矫顽力
F/:A/m 频率
/MHz
MXO-2000 2000 150 1×10² 400 24 0.5
NXO-20 20 400 高 200 790 50
NQ-10 10 400 极高 180 2390 300
NGO-5 5 350 极高 60 3180 300
GT-16 16 200 极高 200 500 700
                     表3-5软磁铁氧体磁心典型产品的性能
    根据电阻率的差异,使用万用表R*1K档或R*10K档,很容易区分中频、高频、甚高频磁心。具体方法是先从被测磁心上找出两个相距大约为1cm的测试点A、B,然后测量这两点间的电阻值Rab。若 Rab在几百欧姆以下,既是中频铁氧体磁心; Rab为几十千欧姆至几百千欧姆,则是高频磁心; Rab为无穷大,就是甚高频磁心。
    近年来,一种被称为超微晶,(nanocrystalline,亦称纳米非晶)的新型软磁材料已经问世。超微晶磁心具有高磁导率、高矩形比、磁心损耗低、高温稳定性好等优点。
    单片开关电源的工作频率一般为几十千赫至几百千赫,可选MXO-2000型材料,这种磁心具有漏感小、磁偶合性好等优点。
第四章 TOPSwitch-GX系列的典型应用

 TOPSwitch-GX系列是美国PI公司继TOPSwitch-FX之后新推出的第四代单片开关电源集成电路,并将其作为主流产品加以推广。
一 TOPSwitch-GX系列第四代单片开关电源的性能特点
TOPSwitch-GX系列包括:TOP242P-TOP244P.TOP242G-TOP244G.TOP242R-TOP250R.TOP242Y-TOP250Y.TOP242F-TOP250F.共33种型号。它们主要有以下特点:
①.该系列产品除具备TOPSwitch-FX系列的全部优点之外,还将最大输出功率从75W扩展到290W,适合构成大、中功率的高效率、隔离式开关电源。
②.采用TO-220-7C.TO-263-7C和TO-262-7C封装的TOP242-TOP250产品,新增加了线路检测端(L)和从外部设定极限电流端(X)这两个引脚,用来代替TOPSwitch-FX的多功能端(M)的全部控制功能,使用更加灵活、方便。
③.将开关电源频率提高到132kHz,这有助于减小高频变压器及整个开关电源的体积。
④.当开关电源的负载很轻时,能自动将开关频率从132kHz降低到30kHz(半频模式下则由66kHz降至15kHz),可降低开关损耗,进一步提高电源效率。
⑤.采用了被称作EcoSmart的节能新技术,显著降低了在远程通/断模式下芯片的功 耗,当输入交流电压是230V时,芯片功耗仅为160mW.
二 TOPSwitch-GX与TOPSwitch-Ⅱ的性能比较
   详见下表4-1
功能 TOPSwitch-Ⅱ TOPSwitch-GX 
TOPSwitch-GX的优点
软启动 
 无 
10ms  在启动时可减轻元器件的负担 
  在软启动时通过逐渐增加极限电流和占空比,进一步降低峰值电压和电流
最大占空比  67% 78%  占空比调节范围更宽
输入过压 欠压检测及保护电路  无 可通过电阻设定  保护电路更加完善
 在电源关断时能防止自动重启脉冲的干扰
开关频率 100KHz 132KHz  可提高效率,减小开关电源的体积
外部极限电流设定范围  无 
(30%~100%)Ilimt可编程  减小高频变压器的体积和重量
 可提高电源的效率
 便于实现恒功率输出
 允许使用输出功率较大的芯片,以降低芯片损耗,提高电源效率
电压前馈  无 有  减小电源纹波
 增加承受瞬态干扰和浪涌电压的能力
半频工作模式  无 66KHz  用作电视机 DVD 摄象机的备用电源后嗣,可降低开关电源产生的视频干扰
频率抖动      

无 ±4KHz(在132KHz时) ;±2KHz(在66KHz时) 
 可降低电磁干扰(EMI)
轻载时自动降低开关频率 
 无 降至30KHz或15KHz  可降低轻载和空载时的功耗
 空载时不需要假负载
远程通∕断控制 无 有  便于配微控制器进行遥控
表4-1 TOPSwitch-GX 与TOPSwitch-Ⅱ的性能比较

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