飞利浦AI-0067(ADAPTOR)电路原理讲解

AI-0067(ADAPTOR)电路原理讲解
                                   
1     芯片介绍
PHILIPS产的Lenovo AK5S50/55系列机种电源部分使用飞兆半导体公司(Fairchild Semiconductor)推出的新型FAN7601器件，这是具有可设定开关频率的电流模式PWM控制器，FAN7601的内在功能特性，如可外部调整的软启动（20mS）和高压启动开关等，进一步降低了功耗。此外，过压保护（19V输入/2.5V反馈）、过热关断，以及欠压锁定UVLO（12V / 8V）功能都提高了系统的可靠性。除了提供长期可靠性外， FAN7601的电路板布局简洁，确保其应用灵活方便。  

                                   图1

                                       图2
我们可以从图2看出个功能引脚的定义。PHILIPS系列机种电源部份和AOC不同的地方就是其使用了不同的PWM控制芯片，FAN7601是一款更符合节能标准的新型PWM控制器，在待机的状态下，功耗可以做到小于1W。
  
2                       电路流程
（如无说明，以输入电压~220V分析）
启动
220V的工频交流电经过三芯插头送到ADAPTOR电路板上，经过F001 一个2安培的保险后，我们可以看见有一个NTC1的器件。这是一个负温度系数的热敏电阻。它的作用是限制浪涌电流，起到保护的一个作用。因为隔离式开关电源在加电会产生极高的浪涌电流，浪涌电流主要是由滤泼电容充电引起的，在开关管开始导通的瞬间，电容对交流呈现出很低的阻抗，一般情况下，只是电容的ESR值，如果不采取任何保护，浪涌电流可接近几百安培。
NF002和后面的NF001都是感量较大的磁芯线圈，它们一起构成EMI滤泼器，防止产生电磁干扰，同时也限制外部的电磁干扰进入到电源里面。R001 R002和R003一起构成EMI滤泼器的泄放会路。CX001和CY001 CY002在本电路里面的作用是一起构成X校正和Y校正，其实就是我们了解的共膜和差膜抑制回路，主要也是消除来自电网的干扰。在这里有一个器件VAR1，在这里是一个过压保护的器件，也叫压敏电阻。一般标称的电压值是275V，一旦电网的电压超过275V后，VAR1就击穿短路，使保险丝马上烧毁，从而保护了后面的电路在外部电压异常的情况下不受损坏！
经过前面的电路后，工频的交流电就变成比较纯净的220V电压了。220V的电压有经过BD001全桥整流，C001滤泼，变成一个大约320V左右的直流电压。320V左右的直流电压一路直接送到了IC001的1脚供电，给IC001一个一次启动的电压。另一路从T001的1脚进入了变压器。从变压器的3脚输出。因为前面在一开机的情况下，320V的电压同时进入了IC001的1脚，IC内部就开始产生震荡的波行，从6脚进行输出。当第一个正脉冲来临的时候，开关管Q001就导通了。另一路320V的电压经过了T001的3脚，Q001的D极到S极下地，就会在T001的1，3脚产生一个快速的直流电平变化。此变化的电平同样会在T001的4，5脚产生一个感应的电压，此感应电压经过D001 C004整流滤泼，R009限流，送到IC001的7脚供电，这样就完成了开关电源的启动。启动后IC001的供电主要是靠T001的4，5脚感应的电压。
在启动回路中，R004   R039   R040   R037   C002等器件构成了变压器初级线圈的消振电路，D002的作用主要是提供初级线圈反向电压的泄放回路，使开关管在关断的情况下不至于会被初级线圈的反向电动势击穿。
稳压保护
变压器回路在完成了启动后，正常的情况下，在变压器的此级侧就会有感应的电动势产生，此感应电动势经过两个绕组，（7，9/10），（6，8），分别产生两组不同的电压。（7，9/10）此一组经过D007   C013   L001   C011   C007   等器件整流滤泼后，得到了一组12V的直流电压；（6，8）此一组经过D006   C014   L002   C012   C008等器件整流滤泼后，得到了一组3.3V的直流电压。因为某些变化的原因，我们得到的直流电压不一定是稳定的，要正常使用，必须要有稳定的电压。所以我们要对前极的振荡波形，根据输出的变化，进行实时的调整，以获得我们需要的电压。
在本电路中，我们用来监测输出变化的核心器件（IC002）是一组双运放BA10358。

                              图3
我们具体看一下后极电压的变化情况是怎么反馈到前面电路的
    电源启动后，产生的12V和3.3V的直流电压，分两个情况：12V一路经过R038到了运放的6脚负向输入端；3.3V一路经过R029也到了运放的6脚负向输入端，同时可以看见在运放的6脚负向输入端有接两个电阻下地，R026和R042，那么在这样一个回路中就构成了典型的电阻取样分压电路。我们可以从下面的例子中分析这种电路的特点：
如果V+电压恒定，我们又知道R1和R2的租值，那么如果要计算出A点的电压，我们就可以用到下面的公式：
  

如果V+的电压变化的话，那么在A点的电压也就会相应的变化：V+升高，A点的电压也升高，其实这样就反映了我们输入电压的变化。
  
  
具体的稳压过程，我们通过下面的电路图来表示：

                                       图4
在本电路中，需要了解的是U002的使用。U002（AP432）是一个精密的三端稳压器，在本电路的结构中，它因为控制端接的是高电平，所以只能取2.5V的稳压值。这个2.5V的电压通过R031加到运放的正向输入端（5）脚作为比较器的参考电压使用。
回到电路（见图4），如果12V输出或3.3V输出的电压有变化，就必然会通过R026   R042构成的电阻分压取样电路，使A点（也就是运放的6脚）的电压也相应的变化，6脚的变化电压和5脚的基准参考电压比较，产生比较电压从7脚输出。
我们假设12V的电压升高，那么A点的电压也升高，同样相当于IC002   6脚的 电压升高，因为运放的输入是接在反向端，那么7脚输出的电压就向反的方向下降，B点电压下降后，相当于D005负端的电位下降，那么D005正端的电压就流向负端，从而引起U001上面的电流增加，光藕内部的发光二级管发光强度增加，在U001   3—4脚感应的光强度变化成阻抗的变化，光敏三极管导通脚加强，从而又使T001   4脚的电压通过光藕流到IC001的2脚，IC001   2脚的电压上升后，IC001内部电路就使6脚使出的PWM波脉宽边窄，Q001的导通脚就减小，反映到负载就是输出的电压下降了。 这样就完成了一个闭环的稳压过程。同样的，如果输出的电压下降， 就是这些电路的逆过程，同样会稳定输出电压的值。3.3V 的稳压情况也是一样的。
在这个电路中还有一个ZD001是并联在12V和3.3V之间，这个ZD的作用主要是一个辅助稳压的过程。如果12V电压异常升高，可以通过ZD泄放到3.3回路，同时也具有钳位的作用。
过流保护
在电路正常工作的时候，应该要限制电流的大小，如果电流过大而没有保护的话，就容易损坏后面的电路。在我们这款电源中，同样设置有过电流的保护。

                              图5
    这个电路的形式基本上和稳压保护的相同。这里我们必须要明白取样点的问题，因为任何控制都不是凭空而来的，有因才有果。具体到电路上就是必须要找到一个反映变化的量，通过这个量的变化我们才能控制它的变化。
在电路图中，我们可以了解到，12V和3.3V接的负载最后都是经过了图5的GND端，然后流过R034，再到T001的8脚下地，这里的R034其实是一个有一定阻值的锰铜跳线。所以12V和3.3V的负载产生的电流就会在R034上产生一个微弱的电压降，我们就是通过捕捉这个微弱的变化量来反映了电路的总电流的实时变化！
回到电路（图5），运放的正向输入端同样的是接了一个基准的电压，这个电压也是从U002取过来的。当然经过了R021和R032的分压，就不一定还是2.5V了。这时候如果负载发生短路或者重载的情况，那么在R034靠近GND端产生的电压降就会增加，通过R036反馈到运放的反向输入端2脚，那么在运放的输出端电位就相应的下降，同样B点的电压通过D004的正极向负极放电，使光藕的发光增强，IC101    2脚电压上升，输出脉宽减小，同样就降低了输出的电压。
过压保护
过压回路是防止电路瞬间的高电压使后面的器件受到损坏。在开关电源中，这同样是一个必不可少的会路。
12V和3.3V 分别有接一个稳压二级管，根据电压的不同，稳压二级管的稳压值也不同。如果这个时候12V和3.3V有任一路异常超压，瞬间的电压升高，那么马上会将稳压二级管击穿，12V或者3.3V通过稳压二级管到达SCR001的G极，使SCR001受电导通，SCR001导通后，A极和K极的压降将变的很小，从而将U001的2脚电压拉到地，12V的电压全部加在U001的1-2脚之间，光藕发光强度急剧增加，使IC001   2脚的电压也会积聚升高，使它超过了2脚内部比较器的翻转电压，是内部比较器产生翻转，关断PWM的输出！
宽电压输入调整
现在的开关电源都具有宽电压输入的特点，在交流90V到260V之间都能正常工作，如果不加其他电路的话，输入的电压变化势必将影响到输出电压的变化。
在本电路中，我们在全桥整流后的直流电压处，通过R005   R006   R007构成一个检测回路，接到了IC001的2脚。如果输入的交流电压变化的话，那么在IC001    2脚得到的电压势必也会有所变化，这个变化的电压经过IC001内部的比较器比较，实时的改变PWM输出的波形大小，也就达到了宽电压输入的要求了！！