0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

这个才是实用又简单的空调开关电源方案

电子设计 来源:互联网 作者:佚名 2017-12-09 07:52 次阅读

通常,家用定频空调控制器电源有两组,一组是12伏,电流小于600毫安;另一组是12伏经7805稳压后得到的5伏,电流小于200毫安,控制器电源总的功率一般在10瓦以内。

目前,家用空调控制器的电源绝大部分仍是使用低频铁芯变压器经二极管整流,电容滤波后直接输出12伏电源。由于12伏电源没有稳压,输出电压值会随着输入市电电压的升高或降低而变化。而空调控制器中必不可少的继电器的线包电压都是由12伏电源提供的,所以当市电电压过低时,12伏电压也过低,这便导致继电器吸合不可靠,影响了空调的可靠性。当市电电压过高时也会因12伏电压过高,而导致继电器线包热损耗大大增加,使得继电器老化加快,这也是影响空调使用寿命的一个不容忽视的因素。空调控制器很多的控制功能都是由继电器来完成,要想省去这些继电器也是不可能的,这就使得空调制造商不得不选用宽工作电压范围、价格高的继电器。

另外一个值得注意的问题是这种低频线性电源的转换效率低,静态损耗电流大,没有可恢复的过载、过温、短路等保护作用,安全隐患多。

由于空调控制器使用这种低频变压器线性电源存在着上述诸多安全隐患和缺点,因此,低频线性电源方案表面上看是一个低成本的方案,但从空调整机成本和维护成本来看,使用这种线性电源成本并不一定低,这样,也就不能提高空调制造商的利润。正因为如此,国外的空调控制器中都已不再使用这种低频变压器线性电源,取而代之的是克服了这种低频线性电源缺点的高效、节能、稳定可靠的开关电源。其原理框图见图1。

空调控制器开关电源设计的方案

图1:开关电源原理框图

安森美公司根据市场要求推出了电路简单、隔离式、效率高、节能型单片开关电源专用集成电路NCP101X系列,它是专门为取代家用电器及工业领域所用的小功率线性电源而设计的,其中的NCP1014尤其适用于设计家用空调控制器的开关电源。

NCP1014单片开关电源的性能特点

NCP1014 单片开关电源IC能满足交流85-265伏宽电压输入范围和输出功率在10W以内的家用空调控制器 开关电源的设计,这种开关电源不仅能取代现有的笨重的线性电源变压器,而且还可增加控制器电源多种保护功能,提高空调的可靠性。NCP1014主要还有以下性能特点:

1)能以最少数量的外围元器件,构成隔离式、节能型开关电源。与传统的低频线性电源解决方案相比,不仅能达到比低频线性电源更好的电压调整率和负载调整率,而且还可提高整个电源的转换效率。

2)采用了动态自供电技术,电源功率小于5W时,可省去辅助电源绕组,简化了电源高频开关变压器的设计。利用频率抖动技术能将电磁干扰降低至最少,还能减小EMI滤波器的器件和功耗。

3)内置700伏高压MOS功率开关管,能适用在交流85~265伏宽电压输入范围工作的开关电源,根据需要,电源可设计在连续(CCM)和不连续(DCM)两种模式下工作。

4)超低功耗。IC如果采用外部偏置电路供电时,开关电源空载时能在低峰值电流的频率跳变模式下无噪声工作,整机的功耗小于100毫瓦。

5)电流模式控制每个开关周期功率开关管的峰值电流,使开关电源具有良好的动态负载响应速度,IC内部同时自带有1毫秒的软启动电路,可保证开关电源在开机时内部无电流、电压过冲现象。固定的工作频率有65kHz、100kHz、130kHz三种可供选择,可根据电源体积大小灵活选择不同的开关变压器体积。

6)保护功能完善。反馈光耦可直接与IC反馈脚连接,无需复杂的外围电路。芯片内部有短路后自动重启动的保护电路、开环故障检测及过压锁定保护电路、限流保护电路和具有滞后特性的过热保护电路。

NCP1014空调控制器开关电源的典型应用方案

电路的基本结构

由NCP1014构成的10瓦隔离式空调控制器开关电源,其电路采用常见的反激式拓扑结构,如图2所示。FR1为熔断电阻器,D1-4为输入级整流管,C1及C2为输入级滤波电容,L1为输入级EMI差模抑制电感。D5、C3和R1分别为吸收电路超快恢复二极管、高压陶瓷电容和功率电阻。T1为EE22铁氧体磁芯高频功率开关变压器。U1为NCP1014单片开关电源IC,D6、R2和C4 分别为辅助电源整流二极管、限流电阻和电解滤波电容。U2、R3和ZD1分别为次级电压反馈高压隔离光耦、限流电阻和电压参考稳压二极管。D7和C6分别为12伏输出电源超快恢复整流二极管和电解滤波电容。U3和C7分别为5伏输出电源稳压IC和电解滤波电容。C5为安规Y2电容。

空调控制器开关电源设计的方案

图2:常见的反激式拓扑电路结构

电路设计要点

以图2为例,介绍用NCP1014设计空调控制器开关电源电路的基本要点。

● 高频功率开关变压器T1

高频开关变压器是开关电源核心器件之一,其参数的设计直接影响到开关电源的许多性能。设计时须全面综合考虑开关电源各个方面因素。采用不连续模式时,开关变压器的电感量应选择少一些,反之,采用连续模式时,变压器电感量应选择大一些。变压器匝比的选择应结合需要的最大占空比、功率开关管和次级整流二极管的反向耐压值来考虑。一般来讲,功率小的开关电源采用不连续的工作模式。

● 初级输入滤波电容C1和C2

C1和C2可选用普通的电解电容,主要作用是对输入电压平滑滤波,滤除100赫兹纹波电压,为开关电源提供相对稳定的直流电压。宽电压输入范围时,C1和C2至少要保证开关电源每瓦有2微法以上的电容量。

● 差模抑制电感L1

L1与输入电容C1和C2一起构成Л型滤波电路,起到抑制开关电源EMI的作用。推荐L1采用带铁氧体磁芯的电感,L1的电感量应大于或等于设计值,所能承受的有效值电流也要留出一定余量。

● 初级RCD吸收电路R1、C3和D5

其主要作用是用来吸收功率开关管关断时产生的上升沿尖峰电压能量,减少尖峰电压幅值,防止功率开关管过电压击穿。R1要求采用1W以上的功率电阻,阻值在 68千欧左右。C3要求用低等效串联电阻的陶瓷电容,容量在1000皮法左右,耐压值在400伏以上。D5则要求选用超快恢复二极管,反向耐压值在600 伏以上。

● 辅助电源电路R2、C4和D6

C4选用22微法普通的电解电容。D6要求用有足够高反向耐压的开关二极管。由于NCP1014的过载、过压和过流等保护功能是通过检测辅助电源的电压幅值来实现的,R2阻值调整要特别注意,阻值过大,IC容易欠压保护,反之,又可能过压保护。

● 次级输出滤波电容C6

C6的主要作用是平滑滤波。鉴于C6的等效串联电阻(ESR)和容量直接决定了输出电压的纹波电压大小,因此,要尽量选择低ESR值和容量大的电解电容。

● 反馈取样电路U2、R3和ZD1

U2选用普通隔离光耦,如PC817。稳压管ZD1提供12伏输出电压的参考电压,R3是稳压管ZD1的限流电阻,将稳压管的工作电流限制在5~10mA。也可通过调整R3阻值微调12伏的电压值。

● 次级整流二极管D7

D7 应选用具有足够高反向耐压的超快恢复二极管。为减少正向导通损耗,也可选用有足够高反向耐压的肖特基二极管。不连续模式时,D7的反向恢复时间应小于 75ns,采用连续模式时,要求D7的反向恢复时间小于35ns。MUR220属于这类超快恢复二极管。不要使用普通的快恢复二极管,因为,这种管子的反向恢复时间有几百ns。

● 二次5伏线性稳压电路U3和C7

U3选用价格低廉TO220封装的7805稳压IC,由于5伏电源电流较少,U3输入端可直接连至12伏电源。C7选用47微法普通的电解电容就能满足要求。

结束语

家用空调控制器电源采用开关电源方案是空调产品发展的最终趋势。NCP1014单片开关电源方案具有性能稳定可靠、使用灵活、电路简单、成本低廉等优点,在家用空调控制电源中具有相当大的应用市场。如有需要,利用NCP1014也可设计多路输出式开关电源,其要点是电源总的输出功率等于各路输出功率之和。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 开关电源
    +关注

    关注

    6459

    文章

    8328

    浏览量

    481758
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    开关电源的效率优化方法 如何定制开关电源解决方案

    开关电源的效率优化方法 开关电源的效率优化是一个系统工程,涉及多个方面,以下是一些关键的优化方法: 采用高品质的变压器 : 变压器是开关电源中的核心部件之一,采用高品质的变压器能够降低损耗,提高
    的头像 发表于 11-29 16:56 346次阅读

    开关电源在LED驱动中的应用 开关电源与电池充电器的比较

    开关电源在LED驱动中的应用 开关电源在LED驱动中扮演着至关重要的角色。LED驱动电源通常可以分为开关恒流源、线性IC电源和阻容降压
    的头像 发表于 11-29 16:24 343次阅读

    开关电源的尺寸和功率选择

    开关电源的基本原理 开关电源通过高频开关元件(如MOSFET)快速开关,将输入电压转换为所需的输出电压。这个过程涉及到能量的存储和释放,通常
    的头像 发表于 11-20 10:40 301次阅读

    开关电源的控制技术包含哪些种类

    、基本控制技术 手动控制 通过手动操作开关或旋钮来控制开关电源开关状态和输出电压等参数。 这种方式简单易懂,但缺乏自动化和智能化,适用于一些小功率或特定场合的应用。 定时控制 利用定
    的头像 发表于 10-18 18:03 409次阅读

    调开关电源可以充锂电池吗

    调开关电源可以用于锂电池的充电 ,但这一过程需要谨慎操作,以确保电池的安全和性能。 一、可调开关电源的基本原理与构成 可调开关电源(Adjustable switching power
    的头像 发表于 10-18 17:19 909次阅读

    llc开关电源和普通开关电源的区别

    LLC开关电源和普通开关电源在多个方面存在显著的区别。以下是对两者主要区别的分析: 一、电路结构和工作原理 LLC开关电源 : 电路结构 :LLC开关电源采用LLC谐振拓扑电路,该电路
    的头像 发表于 08-08 09:51 1518次阅读

    最全开关电源传导与辐射超标整改方案

    电子发烧友网站提供《最全开关电源传导与辐射超标整改方案.pdf》资料免费下载
    发表于 07-23 12:31 16次下载

    开关电源纹波的危害有哪些

    开关电源纹波的危害有哪些 开关电源纹波的危害 摘要:开关电源作为一种高效、节能的电源转换技术,广泛应用于各种电子设备中。然而,开关电源在工作
    的头像 发表于 06-10 10:24 836次阅读

    开关电源纹波过大怎么解决

    原因 1. 开关电源工作原理 开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源设备,它通过开关管的快速开关,将输入的交流电转换为高频脉冲,然后通过变
    的头像 发表于 06-10 10:10 2575次阅读

    3842开关电源维修技巧 3842开关电源两个光耦作用

    3842开关电源是一种常见的电源设计方案,广泛应用于各种电子产品中。在使用过程中,由于各种原因可能出现故障或损坏,需要进行维修。下面将详细介绍3842开关电源的维修技巧,包括其工作原理
    的头像 发表于 01-24 14:06 4414次阅读

    开关电源芯片U6101S的简单介绍

    开关电源要求效率高的主要原因是节能和环保,也就是从“绿色电源”概念提出来的。由于开关电源的应用量大面广,可以显著减少所需的电能,也就减少发电厂数量,减少发电厂排放的废气废水和灰尘对环境的污染
    的头像 发表于 01-19 16:38 1463次阅读

    滤波器在开关电源中的应用

    一些问题。为了解决这些问题,滤波器被广泛应用于开关电源中。 首先,我们来了解开关电源中产生的干扰和噪声。开关电源工作时,快速开关会产生高频脉冲信号,并通过变压器和电容进行电压和电流的转
    的头像 发表于 01-11 15:59 1060次阅读

    电源电路设计:详解线性电源开关电源

    。并且市场上大部分的电子产品如电脑,手机都是采用的开关电源。然后就是一个简单开关电源例子了(缩减了交流转直流的这个过程)。 如下图所示,这是一个
    发表于 01-04 13:55

    什么是开关电源EMC

    开关电源电磁兼容(EMC)是指开关电源在工作过程中,对周围电子设备产生的电磁干扰信号以及自身受到的电磁干扰信号的控制能力。开关电源作为一种高效、紧凑的电源解决
    的头像 发表于 12-30 15:51 2374次阅读
    什么是<b class='flag-5'>开关电源</b>EMC

    开关电源滤波器设计与应用

    随着科技的不断发展,电子设备越来越广泛地应用于各个领域。在这些设备中,开关电源作为一种高效、紧凑的电源解决方案,得到了广泛的应用。然而,开关电源在工作过程中会产生大量的电磁干扰(EMI
    的头像 发表于 12-30 14:42 1455次阅读
    <b class='flag-5'>开关电源</b>滤波器设计与应用