数码之家

 找回密码
 立即注册
搜索
查看: 3402|回复: 137

开关电源调电压、调电流的原理浅说(TL494/SG3525/UC3842电源三剑客)

    [复制链接]
发表于 2024-1-24 23:55:42 | 显示全部楼层 |阅读模式

爱科技、爱创意、爱折腾、爱极致,我们都是技术控

您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?立即注册

x
开关电源改调压调流三剑客之:TL494篇

最近在论坛看到很多关于固定电压输出的开关电源改输出电压值、或者是改为输出电压可调的帖子,很多坛友都改造成功了,带着无限的喜悦将成功经验分享了论坛里。也有不少坛友希望了解详细的方法,以便在应对其它没有在论坛公布改造方法的开关电源,也能大刀阔斧地从容改造。于是,我在这里献丑,谈谈各种开关电源改电压、改电流的原理。限于我的水平有限,错误在所难免,还请各位大师指正!

一、开关电源改调压调流三剑客01:TL494

集成电路TL494在开关电源中得到了广泛的应用,论坛里掀起改装热潮的“明纬S-350-27”、“贝尔S-350-24”等大功率开关电源,就是使用的TL494,电路成熟,性能稳定,功率大!
所以,我们先来说说TL494如何改变输出电压,如何控制输出电流。


一)、TL494调压

1、TL494输出电压的调整原理

开关电源调压调流01.jpg
图1是TL494关于调电压的局部电路图

TL494的14脚,输出5V的基准电压,经过R3、R4分压,在TL494的2脚得到一个参考电压VB,送入TL494内部电压比较器(运放)的反相输入端,
同时,开关电源输出的直流电压经过R1、R2进行分压,在TL494的1脚得到一个“取样电压”VA,送入TL494内部电压比较器(运放)的反相输入端,
VA和VB这两个电压,在TL494内部的电压比较器进行比较,用比较结果去控制脉冲宽度,从而调整输出电压。
正常工作时,两个电压VA和VB可以认为是相等的。

那么,我们改变VA或者VB,都可以改变输出电压VO,这就是我们调压的基础。
大部分情况下,我们是改变R1或者R2来改变输出电压,如果把R1或者R2换成阻值可调的电位器,其输出电压也就可以在适当范围内调节了!

参考电压计算:VB=5*R4/(R3+R4)
取样电压计算:VA=VB*(R1+R2)/R2
输出电压计算:Vo=(5*R4/(R3+R4))*(R1+R2)/R2


2、明纬S-350-27开关电源实际电路分析

下图是明纬S-350-27开关电源的稳压电路局部
明纬S-350-27调压电路01.jpg

参考电压计算:VB=5*R20/(R23+R20)=5*5.6/(5.6+5.6)=2.5V
当电位器SVR1调到最小值时,取样电压计算:VA=2.5V*(R32+R31+R25+SVR1)/(R25+SVR1)=2.5V*(27+2.7+2.4+0)/(2.4+0)=33.4375V
当电位器SVR1调到最大值时,取样电压计算:VA=2.5V*(R32+R31+R25+SVR1)/(R25+SVR1)=2.5V*(27+2.7+2.4+1)/(2.4+1)=24.33823529V
也就是说,该开关电源的输出电压,可以通过电位器SVR1在24.3V~33.4V之间调节,出厂时调节为27V!


3、TL494开关电源调压技巧

对于采用TL494芯片的开关电源,不管是什么厂家、什么牌子的开关电源,如果要对其输出电压进行调整,
首先找到TL494的第2脚,然后顺着电路板,找到2脚与地(7脚)的电阻、找到2脚与14脚之间的电阻,这些电阻可能是几只串联,确定参考电压值。
接着找到TL494的第1脚,然后顺着电路板,找到1脚与地(7脚)的电阻、找到1脚与输出电压之间的电阻,这些电阻可能是几只串联,确定取样电压值。
这样,就能按照上面的介绍,进行电压调整了!


4、注意事项:

通过上面的介绍,我们可以对采用TL494芯片的开关电源进行适当的调整,但随之而来的就牵连到很多问题
1)、电容的耐压,特别是输出端电解电容的耐压值,也许就不时候调压后的需求了,比如,原来输出27V的开关电源,输出端电解电容耐压估计是35V的,当调整输出电压为35V以上时,该电容就必须更换为耐压高于最大输出电压的电容!否则,电容会发生爆炸,相当危险!
2)、其它元器件耐压问题,涉及开关管、肖特基整流二极管等。
3)、过压保护电路,很多开关电源,就设置了过压保护电路,比如明纬S-350-27开关电源,就由ZD1、R54、R55、Q6、LM358等构成了过压保护电路,当输出电压超过27V时,电路就会停止工作,因此,调整输出电压时,必须考虑!


二)、TL494调流

1、TL494输出电流的调整原理

开关电源调压调流02.jpg
图2是TL494关于调电流的局部电路图

这电路是不是和图1的调压很像?其实基本原来是相识的,只是利用了TL494内部的另外一个比较器而已。
和图1相似,参考电压还是利用两只电阻(R8、R9)串联,对5V基准电压分压,VD送入集成电路TL494第15脚,取样电压取自R5两端,再由R6、R7分压,VC送入集成电路TL494第16脚,两者进行比较,控制脉冲宽度。

不是调整电流吗?怎么还是参考电压和取样电压呢?关键就在R5,R5串联在输出回路中,输出电流会流过R5,然后在R5两端就会得到和电流成正比的电压,实现电流与电压的转换,然后的控制就和上面介绍的调压类似了。
R5是一个阻值很小而功率很低的电阻,通常在0.1欧姆左右甚至更小,而功率高达3-10瓦!


现在,我们假设要限定该开关电源的输出电流最大值为30A,电阻R5选0.02欧姆,那么
电阻R5两端的最大电压为0.02*30=0.6V
我们必须确定R6~R9的阻值,满足VC=VD,先确定参考电压VD,VD必须小于R5两端的最大电压,我们取0.2V吧,R9取1K,
R8可以这样计算:R8=(5V-0.2V)*R9/0.2V=4.8*1/0.2=24K
接下来确定R6和R7,还是先直接定R7为1K
R6可以这样计算:R6=(0.6V-0.2V)*R7/0.2V=0.4*1/0.2=2K


2、明纬S-350-27开关电源实际电路分析

明纬S-350-27开关电源的最大输出电流(限流)电路,和上面分析的略有差异,图3是等效图
开关电源调压调流03.jpg
该电路的取样电阻设计在开关变压器的中心抽头上,当电流流过R5时,不是像图2那样上正下负,而是上负下正(见图3标注),为负电压!
正因为如此,所以将TL494第16脚接地,相当于取样电压为0V,正常工作时,取样电压VE大于0V,当输出电流达到最大设定值(限流值)时,TL494第16脚电压VE约等于16脚电压0V,限制了电流的最大值!


下图是明纬S-350-27开关电源的限流实际电路
明纬S-350-27调流电路01.jpg

L1、L2、L3实际上是并联的三只电阻,相当于图3的电流取样电阻R5,
R33、R34、R48,是取样分压电阻,我们来试着做相关的计算:
当输出电流为0A时,TL494第15脚电压为:VE=5V*R33/(R33+R34+R48)=5V*0.62/(0.62+47+2.7)=0.061605723V
当输出电流达到最大值350W/27V=12.96296296A,此时L1、L2、L3左右两端的电压刚好应该是-0.061605723V,和R33、R34、R48分压得到的+0.061605723V叠加,使VE=0V,限流电流动作启动,输出电流不会继续增加!

于是我们可以计算出L1、L2、L3并联后的等效电阻值R5:R5=0.061605723V/12.96296296A=0.004752441欧姆!


现在,假设我们要调整该开关电源的输出电压为70V,根据总功率不变的原则,按功率350W计算
L1、L2、L3并联后最大总电流为:350W/70V=5A
L1、L2、L3并联后等效电阻R5两端的电压为:-5A*0.004752441欧姆=-0.023762207V
现在,我们改变R34,调整TL494第15脚电压为0.023762207V
当输出电流为0A时,R33的电流为0.023762207V/R33=0.023762207V/0.62=0.03832614mA
R34与R48串联的总电阻为:(5V-0.023762207V)/0.03832614mA=129.8392636千欧姆,取130K!
将原来为2.7K的R48,更换为(130-47)=83K的电阻(或者近似阻值),即可实现限流5A


3、其它
当然,以上只是针对固定电压、固定限流值的计算,如果采用电位器调节阻值,则可以实现输出电压、输出电流可调!




15楼更新 SG3525、UC3842


打赏

参与人数 14家元 +309 收起 理由
大熊SD + 30 優秀文章
沙漠臭屁虫 + 30
200birds + 30
养蜂人 + 6 優秀文章
妙无穷 + 6 謝謝分享
newnet1234 + 18 認真發帖
微醉 + 30 以資鼓勵
兰陵 + 18 謝謝分享
jf201006 + 30 謝謝分享
亚历山大 + 15

查看全部打赏

发表于 2024-1-25 12:59:43 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
认真点,本来我还想搞个整合文档,针对ATX电源改可调
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2024-1-25 15:03:41 | 显示全部楼层
梅花一党 发表于 2024-1-25 12:59
认真点,本来我还想搞个整合文档,针对ATX电源改可调

期待着拜读您的ATX大作
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2024-1-25 15:14:30 | 显示全部楼层
改装难点是调流啸叫自激烧管,调整电容电阻,都不彻底,最后最有效的方案是调压调流电阻连线用屏蔽线,屏蔽层单端接地,改第二个电源,没有出现啸叫烧管。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2024-1-25 15:26:05 | 显示全部楼层
xu21281971 发表于 2024-1-25 15:14
改装难点是调流啸叫自激烧管,调整电容电阻,都不彻底,最后最有效的方案是调压调流电阻连线用屏蔽线,屏蔽 ...

说得对,希望坛友改装时参考
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2024-1-25 16:54:45 | 显示全部楼层
大神的东西,慢慢研究拜读。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2024-1-25 17:42:44 | 显示全部楼层
okok365 发表于 2024-1-25 16:54
大神的东西,慢慢研究拜读。

多谢鼓励
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2024-1-29 18:58:39 | 显示全部楼层
讲得非常好
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2024-1-30 08:14:10 | 显示全部楼层
收藏了,有时间再细看。
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2024-1-30 08:22:45 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
学习的好教程,谢谢楼主分享!
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2024-1-30 09:14:05 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
这里是写错了吗?
wechat_upload170657721765b84d41c8a8b
回复 支持 1 反对 0

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2024-1-30 10:23:23 | 显示全部楼层
look㊣ 发表于 2024-1-30 09:14
这里是写错了吗?

多谢指正,
应该是功率很大,拼音输入法惹的祸
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2024-1-30 11:07:19 | 显示全部楼层
学习的好教程,谢谢楼主分享!
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2024-1-30 13:52:15 | 显示全部楼层
本帖最后由 独来独往 于 2024-1-30 16:28 编辑

二、开关电源改调压调流三剑客02:SG3525篇

SG3525是一种大家比较熟悉的开关电源芯片,广泛用于DC-AC逆变器和AC-DC变换的开关电源,这里,我们就来看看SG3525的调压调流原理。


1、SG3525开关电源调电压原理

开关电源调压调流04.jpg
图4是SG3525开关电源调压原理图

芯片16脚输出5.1V基准电压,电阻R3、R4对这5.1V基准电压进行分压,为内部电压比较器的反相输入端1脚提供参考电压VB,
直流输出电压则经过电阻R1、R2分压,为内部电压比较器的同相输入端2脚提供取样电压VA,
当取样电压VA>参考电压VB时,SG3525芯片内部使输出脉宽变窄,从而降低输出电压,最终达到VA=VB,输出电压稳定在设定值!


对于一个固定输出电压的开关电源,改变R1~R2中任何一个电阻的阻值,都可以导致输出电压改变,通常是改变取样回路的电阻R1或者R2,如果将取样回路的电阻R1或者R2换成可变电阻(电位器),就是输出电压可以调节的了!
输出电压的计算方法,和上面的TL494相似,可以参考上面的介绍,这里不再重复。

2、SG3525开关电源调电流原理

SG3525不像TL494那样在内部集成了电流比较器,SG3525内部只有一个比较器,所以,采用SG3525的开关电源,输出电流的限流往往采用外部的运放,如LM324、LM358等,但基本原理还是和TL494类似的。
首先,还是利用一个电流取样电阻,串联到输出端,参考图2中的R5,将输出电流转换为电压,然后由运放进行比较,用比较结果去控制输出脉宽,从而实现限流!

3、SG3525开关电源调压、调流经验

对于不同的采用SG3525的开关电源,调整输出电压时,重点查看SG3525芯片的1、2脚,简单办法就是改变1脚或者2脚对地电阻的阻值。
对于不同的采用SG3525的开关电源,调整输出电流时,重点查看输出端的大功率(个头也较大)电阻,从电流取样电阻查看与LM324或者LM358之类的运放的连接,就可以找到相关电阻进行调整。


三、开关电源改调压调流三剑客03:UC3842篇

UC3842,也是一个被广泛应用的开关电源控制芯片,这里,我们就来看看UC3842的调压调流原理。

1、UC3842开关电源调电压原理

开关电源调压调流05.jpg
图5是UC3842开关电源调压原理图

UC3842常用的是8脚封装,既然只有8个外部引脚,控制就不像TL494那么清晰了。
UC3842,将电压控制的参考电压集成到芯片内部了,8脚的5V基准电压,在内部经过R3、R4分压,在内部比较器同相输入端得到2.5V的参考电压,
输出电压经R1、R2分压得到取样电压VA,送入UC3842第2脚,实现电压控制。

改变取样分压电阻R1或者R2,即可改变输出电压,计算方法和TL494相似,请参考上面介绍的TL494调压计算。

2、UC3842开关电源调电流原理

虽然UC3842第3脚是电流控制引脚,但通常是用该脚控制开关管的最大电流,不建议做调整,如果要对整个开关电源的限流,建议使用外部的运放来实现,其限流原理和TL494相似,

3、UC3842开关电源调压、调流经验

对于不同的采用UC3842的开关电源,调整输出电压时,重点查看UC3842芯片的2脚,简单办法就是改变2脚对地电阻的阻值。



以上只是我的一些粗浅认识,在计算过程中,没有严格进行单位换算,但不影响结果。错误之处,还请指正!




打赏

参与人数 1家元 +30 收起 理由
jf201006 + 30 謝謝分享

查看全部打赏

回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2024-1-30 20:32:11 | 显示全部楼层
讲的非常好!!
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2024-1-30 23:33:54 | 显示全部楼层
很好的资料。楼主辛苦了。谢谢分享。
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2024-1-31 00:58:50 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
好像明白了!
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2024-1-31 04:22:06 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
学习的好教程,最近也在改ATX,谢谢楼主分享!
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2024-1-31 08:17:26 | 显示全部楼层
很精辟,值得好好学习一下
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2024-1-31 08:26:35 | 显示全部楼层
归纳要点,总结精华,干货实用
回复 支持 反对

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

APP|手机版|小黑屋|关于我们|联系我们|法律条款|技术知识分享平台

闽公网安备35020502000485号

闽ICP备2021002735号-2

GMT+8, 2024-3-4 07:02 , Processed in 0.109201 second(s), 12 queries , Redis On.

Powered by Discuz!

© 2006-2023 smzj.net

快速回复 返回顶部 返回列表