使用电源管理芯片的它激式并联型开关稳压电源

3.3.1　使用KA3882电源管理芯片的它激式并联型开关稳压电源

主要由电源管理芯片产生脉宽可控的、可使开关管工作在开关状态的脉宽信号。脉宽的宽度要受过流、过压、欠压等保护电路控制。电源正常工作时，得到稳定的直流电压输出，故障时可以关闭电源即起保护作用，不工作。使用KA3882电源管理芯片的它激式并联型开关电源基本结构框图如图3-17所示。

图3-17　KA3882电源管理芯片的它激式并联式开关稳压电源方框图

图3-18　KA3882芯片引脚图

1.KA3882电源管理芯片

KA3882是一个8引脚的芯片，其引脚图如图3-18所示。引脚功能说明见表3-1。

表3-1　KA3882引脚功能说明

KA3882芯片内部结构，如图3-19所示。各引脚波形如图3-20所示。

①脚为误差放大器输出端。①脚与②脚误差放大器反相输出端加入电阻、电容组成的RC网络，形成闭环补偿，使环路工作更稳定。

②脚为误差放大器反相输入端。常将开关电源输出电压通过电阻反馈后取样加至此端，与内部基准电压（加至误差放大器同相输入端）进行比较放大，输出的误差信号加至PWM（脉宽调整）锁存器，控制振荡脉冲的宽度，最终改变输出电压的高低。

③脚为电流检测端。被检测的电流流经检测电阻转换为检测电压后送入此脚，用来控制脉宽（PWM）锁存器，调整电压的高低。

④脚为集成块内接振荡电路，外接电阻电容（RC）定时元器件，其振荡频率可高大500 kHz。

⑤脚为推挽输出器接地端与开关电源地相接。

⑥脚为推挽输出放大器的输出端，可直接驱动场效应电源开关管，驱动电流的平均值达±200μA，最大达±1A峰值电流。

⑦脚为供电端，外接电源正极，电压最大值为30V，最小值为5V，通常为13V左右。

⑧脚为参考电压（+5V）输出端，可提供参考电压并为此芯片第④脚提供振荡电压。该集成块在接18V工作电压时，工作电流约为18mA，启动工作时功耗电流为1μA左右。

图3-19　KA3882内部结构图

图3-20　KA3842引脚波形图

2.KA3882电源管理芯片应用电路（如图3-21所示）

图3-21　KA3882电源管理芯片应用电路

采用KA3882设计的显示器开关稳压电源电路具有两种省电模式：

• SUSPEND（悬挂）模式，在此种模式下，耗电功率为20W。

• POWER OFF（关机）模式，在此种模式下，耗电功率为8W。

有了这两种省电模式，可以充分节省能源。这两个功能的实现将在电源工作原理分析之后再叙述。下面结合图3-21所示的电路，对各分支电路进行详细的分析。

（1）市电的输入、整流、滤波电路及消磁电路

市电220V从CN₆₀₂输入，经FG₆₀₁（3.15A/250V）保险管，由电源开关SW₆₀₁闭合后，通过LF₆₀₁、C₆₀₃、C₆₀₁、C₆₀₂组成的抗差模干扰滤波电路进行滤波，加入D₆₀₁～D₆₀₄组成的整流桥电路，经整流后再由C₆₀₄滤波，在C₆₀₄两端得到约300V的直流电压。

消磁电路是由PTC₆₀₁正温度系数的热敏电阻与D-Coil（消磁线圈）及R₆₀₂组成的。在每次开机时，为了保证彩色显示器显示颜色不受地球等磁场影响而产生颜色失真，都要进行一次消磁，即消磁线圈里产生一个逐渐趋向为零的磁场。

（2）电源开启与振荡电路

+300V直流电通过R₆₀₃（3.3Ω/7W）电阻加到C₆₀₄电解滤波电容的两端，然后分两路传输。

① 经电源开关变压器T₆₀₁的n₁绕组4脚、2脚，然后经过L₆₀₁加到电源开关管Q₆₀₂的D极，Q₆₀₂的S极通过R₆₀₉接“热地”，Q₆₀₂的G极只要有合适的脉宽信号，Q₆₀₂就可工作在开关状态，电源即可工作。此脉宽信号由IC₆₀₁（KA₃₈₈₂）在各引脚供电正常、周边元器件良好的情况下输出的。

② +300V通过R₆₀₄、R₆₀₅两个电阻的降压限流给IC₆₀₁的7脚提供16V左右的直流电压供电，IC₆₀₁开始工作，在其8脚会产生一个基准5V电压，此5V电压通过R₆₁₇给IC₆₀₁的4脚振荡及外接RC振荡元器件R₆₁₇、C₆₄₃提供振荡电压，而在IC₆₀₁的第4脚产生锯齿波电压。该锯齿波电压通过IC₆₀₁的内部电路整形、放大后由6脚输出，通过R₆₁₁加到Q₆₀₂的G极，于是Q₆₀₂便工作在开关状态。当Q₆₀₂饱和导通时，n₂绕组内产生与n₁绕组的感应电动势极性相同，即7脚正、8脚负的感应电动势，通过D₆₀₈整流，C₆₀₇滤波，经Q₆₀₃将16V左右的直流电压加到IC₆₀₁的7脚，此电压为IC₆₀₁正常工作时所需的工作电压，除电源刚启动时需要R₆₀₄，R₆₀₅提供给IC₆₀₁的7脚直流供电，当电源正常工作时，R₆₀₄和R₆₀₅两个电阻就失去作用，即R₆₀₄、R₆₀₅为本机电源电路中的启动电阻。

n₃绕组、n₄绕组因与n₁绕组产生的感应电动势相反，而使D₆₃₂、D₆₃₃、D₆₂₀、D₆₂₁、D₆₂₂续流二极管正偏而导通，一方面给各负载供电，另一方面分别给C₆₂₆、C₆₂₇、C₆₂₉、C₆₄₂、C₆₃₂充电，为下一次Q₆₀₂导通、续流二极管反偏截止、负载正常工作而释放能量作好储能准备。

为了防止n₁绕组在Q₆₀₂截止时产生很强地反向感应电动势，将Q₆₀₂击穿，所以在n₁绕组上设计了两个削峰电路。一路是由C₆₀₅、R₆₀₆、D₆₀₅组成；另一路是由C₆₀₆、D₆₀₆、R₆₀₇、R₆₀₈组成。

为了防止显示器电源振荡频率与行扫描频率互相干扰，使屏幕光栅出现不良现象，最后导致画面不良的情况出现，于是把T₄₀₂高压包的第5脚行逆程脉冲通过C₆₂₄、C₆₂₅耦合，经D₆₁₈整流后送到C₆₄₃一端，使电源振荡的频率受行扫描频率的控制，保证同步。

（3）稳压管理系统

此显示器的稳压管理控制电路采用了两只特殊元器件，即TL431和4N35。从166V电压通过R₆₃₃、R₆₃₄、VR₆₀₁进行分压取样（只要是T₆₀₁、n₂、n₃、n₄的任何绕组经整流滤波输出的直流电压都可作取样电压）。如因市电电压升高或其他原因引起的电源开关变压器n₁绕组的感应电动势升高，经互感作用，使n₂、n₃、n₄上的感应电动势升高，经整流滤波，使各组输出整流电压升高（这里选166V）。当166V有所升高时，通过R₆₃₃、R₆₃₄、R₆₀₁分压后，会使IC₆₀₃的R到A电压U_RA升高，通过K到A的电流I_KA增大。则I_KA通过IC₆₀₄的发光二极管而亮度增强，从而导致IC₆₀₄的光电接收三极管导通程度增强，IC₆₀₁的引脚2电压升高。

IC₆₀₁的引脚2内接误差放大器，此电压与基准电压进行比较产生误差电压，经放大后，送至PWM脉宽控制器，使IC₆₀₁的6脚输出脉冲变窄、控制Q₆₀₂的导通时间变短、n₁绕组产生感应电动势有所减弱，经n₁绕组与其他绕组间的互感作用，使整流出的166V在升高之后下降，从而使166V及其他绕组输出的直流电压保持不变，实现稳压输出。

VR₆₀₁为B⁺输出调节电位器，调整其阻值大小就相当于调节IC₆₀₃的U_RA的分压，从而控制IC₆₀₁的2脚电压高低，进而控制IC₆₀₁的6脚的脉冲宽度，即实现输出直流电压高低的调整。

下面用渐变式来描述稳压过程：

因某种原因使166V↑→U_RA↑→I_KA↑→IC₆₀₄的光电接收三极管导通程度增强→IC₆₀₁的引脚2电压↑→IC₆₀₁的引脚6脉冲变窄↓→Q₆₀₂的导通时间↓→n₁绕组储能↓→n₃绕组感应电动势↓→166V↓→实现输出电压稳定不变。

（4）电压管理模式

电压管理模式技术具有比较先进的Suspend mode（悬挂模式）和Power off mode（电源关闭模式）两种电压管理模式。这两种模式符合DPMS电压管理系统标准。

① Suspend mode（悬挂模式）

当主机进入DPMS状态时，主机显示卡只输出行同步信号（H）和场同步信号（V）。当处于等待激活状态时，或行同步信号（H）处于待激活状态、场同步信号（V）有输出时，IC₂₀₁的第15引脚Suspend为高电频输出，分别控制两路：

A路：Suspend的高电频通过R₉₀₁加到Q₉₀₁的基极，使Q₉₀₁导通后而将行推动管Q₄₀₄的基极上由IC₄₀₁的3脚送来的行激励信号短路掉。致使行推动管Q₄₀₄和行管Q₄₀₃（图中没有画出）不能工作，无法驱动高压包及行偏转线圈，节省了能耗。

B路：Suspend为高电频时，Q₆₀₁导通，使IC₆₀₂的1脚对地，IC₆₀₂不输出12V直流电压，所有需要+12V供电的电路因无+12V供电而关闭。如IC₄₀₁行/场扫描振荡芯片、行推动的供电、场扫描视放供电、IC₄₀₂的供电等。

总之，电源管理模式处在悬挂状态时，会暂时关闭行/场扫描和视放电路电源，从而降低整机功耗，此时功耗应为20W。当计算机接收到一个复原信号时，显示卡立即将待激活的行或场同步信号输出，一般在几秒内，显示器图像恢复到原正常状态。

② Power off mode（电源关闭或关机模式）

当行、场同步信号都没有送到IC₂₀₁的引脚18、17时，这两个信号都处在待激活状态，IC₂₀₁的引脚14输出高电频，通过R₂₁₁加到Q₆₀₁的基极，使Q₆₀₁导通，因Q₆₀₁的集电极接在IC₆₀₄光耦发光二极管的负极，促使流经此发光二极管里的电流增大而发光亮度增强，从而导致光耦里光电接收三极管导通程度加强，即IC₆₀₁的引脚2的电压升高。当IC₆₀₁的引脚6的输出脉宽变窄，T₆₀₁输出的直流电压降低，此时，只有IC₂₀₁在正常工作，其他电路全处在“关闭”状态，此时能耗为8W。