【摘 要】论文介绍了PWM控制芯片M51995A的工作特性和原理，并以此为核心设计了一种新型开关稳压电源。介绍了开关电源的设计过程，利用三端稳压器TL431配合M51995A实现了对电源电压的控制和稳压输出，采用光耦器件实现了输入/输出的隔离和反馈。并在电源电路中加入了热敏电阻以及过压、过流保护等保护措施。测试结果表明，设计的开关电源稳压性能优良、纹波小、过载能力大等优点。
【关键词】M51995A；开关电源；PWM
【Abstract】The paper introduces a new-type switching power supply with stabilized voltage, based on the working characteristics and principles of PWM control chip. The paper presents how to design this switching power supply—using M51995A with the support of three terminal regulator TL431 to achieve voltage control、stablization and output of power supply, using optocoupler to realize isolation and feedback of input/output. The design also adds safety precautions such as thermistance、overvoltage and overcurrent pretection. As the testing result shows, the switching power supply based on this paper’s design has good performance in voltage stablization、produced corrugation、overload.
【Key words】M51995A；Ｓwitching power supply；PWM
0 引言
开关电源替代传统的铁芯变压器电源，是时代的进步、科学的发展。要求所有的电子设备体积小、重量轻、节省电能是未来的发展趋势，而开关电源在很多方面都具有优势，特别是随着电力电子技术的发展和新型功率元器件的不断出现，开关电源技术得到了飞速的发展，在计算机、通讯、电力、家用电器、航空航天等领域得到广泛应用，取得了显著的成果。
图1 M51995A的原理框图
本文是通过用电源控制芯片M51995AFP设计并制作一种开关电源，该开关电源是通过PWM技术控制开关的占空比来调整输出电压的，以达到稳定输出的目的。
1 M51995芯片简介
M51995A是一专门为AC/DC变换设计的它激式开关电源初级PWM控制芯片。原理框图如图1所示，主要由振荡器、反馈电压检测变换、PWM比较、PWM锁存、过压锁存、欠压锁存、断续工作电路、断续方式和振荡控制电路、驱动输出及内部基准电压等部分组成。
M51995A不仅具有高频振荡和快速输出能力，而且具有快速响应的电流限制功能。它的另一大特点是过流时采用断续方式工作，有效保护二次电路。芯片的主要特征如下：500kHz以下工作频率；内置大容量图腾柱电路，可以直接驱动MOSFET，并且采用改进图腾柱输出方法，穿透电流小；输出电流达±2A，输出上升时间60us，下降时间40us；起动电流小，典型值为90uA；起动电压和关闭电压间压差大；起动电压为16V，关闭电压为10V；过流保护采用断续方式工作；用逐脉冲方法快速限制电流；欠压、过压锁存电路。其内部结构M51995芯片有M51995AP和 M51995APF两种封装，M51995APF除了5、6、15、16四个脚提供两对热沉控制端以外，其余与M51995AP管脚排列相同的。如图2 所示，各引脚定义如下：COLLECTOR（图腾柱输出集电极）；Vout（图腾柱输出）；EMITTER（图腾柱输出发射极）；VF（VF控制端）；ON/OFF（工作使能端）；OVP（过压保护端）；DET（检测端）；F/B（电压反馈端）；T-ON（计时电阻ON端）；CF（计时电容端）；T-OFF（计时电阻OFF端）；CT（断续方式工作检测电容端）；GND（芯片地）；CLM-（负压过流检测端）；CLM+（正压过流检测端）。
图2 M51995AFP引脚图
2 单元电路设计
（1）输入电路
输入电路将220VAC电压经过全波整流，产生变换器所需要的直流电压，及提供控制电路必须的工作电源。如图3所示。该电路包含滤波、浪涌抑制及全波整流电路。电路中电容C1、C2、C5用于滤波，滤除高频噪声；电抗器L1、L3用于浪涌抑制；电容C3、C4、C5用于去耦，同时，在电路中并联了热敏电阻，使开关电源具有过温度保护和软启动功能。
图3 输入电路
图4 启动电路
（2）启动电路
M51995的芯片启动及关闭电压分别是16V和10V，而Vcc端的电压不能超过最高值36V。如图4所示，通过对整流滤波后获得的DC分压后获得24V的芯片启动电压，以使芯片可靠启动。
（3）主电路工作回路
主电路主要由M51995A控制、开关管驱动、输出电压采样反馈、输出等电路构成，如图5所示。M51995芯片输出信号Vout，驱动MOS管Q3，Q3的输出经过变压器T1放大后，由肖特基二极管D15LC20整流后，经光耦器件得到输出电压，实现了输入/输出的隔离和反馈。
图5 主电路工作回路
M51995A工作时，由外围震荡电路产生三角波，芯片输出最大脉宽为三角波的上升时间，而三角波的下降时间则为死区时间。改变震荡频率可改变输出电压大小。
当M51995A在断续方式和振荡器控制电路不工作时，占空比与ＣＦ、ＲＯＮ、ＲＯＦＦ之间的关系为：
3 结论
本文以M51995A为核心开发了性能稳定的开关电源，介绍了各单元电路的设计，实现了对输出电压（下转第27页）（上接第59页）的反馈调节及各种保护。实验结果表明设计的以M51995A为核心开关电源能够很好地满足系统的要求，外围元器件少，过载能力大，达到了预期要求，可应用负载变动较大下的场合。
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