电源电路

刘修文

　　1、电源电路的组成


　　数字机顶盒的电源通常采用脉宽调制式开关稳压电源，这种电源具有功耗小、转换效率高、工作可靠、保护完善和稳压范围宽等特点，该电路主要由输入滤波电路、逆变器、脉宽调制电路、保护电路和输出电路等部分组成。

　　（1）输入滤波电路包括输入滤波器、整流器和平滑滤波电路。输入滤波器位于电源电路输入端，由滤波电容、电感组成π型滤波电路，用于滤去交流输入电压中的高频杂波成分，防止电网中的高频干扰窜入电源，同时抑制开关电源对电网的影响。整流器采用桥式整流二极管，用于将输入的交流电压整流成直流电压，供逆变器进行DC/DC变换。平滑滤波电路将整流出来的脉动直流电压变成平滑的直流电压，并抑制高频干扰。

　　（2）逆变器是一个由开关晶体管、变压器及电阻、电容等组成的自激反馈式振荡电路，其作用是将不稳定的直流电压变换成高频脉冲电压。在该电路中，当直流电压加到开关晶体管上时，开关晶体管在PWM控制器的控制下不断地导通和截止，在变压器初级绕组中产生出高频脉冲，经变压器耦合送到输出回路。

　　（3）脉宽调制电路是一个利用误差电压控制输出脉冲宽度的反馈电路。该电路通过检测输出电压的变化产生一个误差电压，并将该误差电压反馈到逆变器去控制开关晶体管的导通时间，以改变输出脉冲的宽度，从而维持输出电压的稳定。脉宽调制电路通常由光耦合器和PWM控制器组成。光耦合器将输出电路中取出的误差电压反馈到PWM控制器，再由PWM控制器控制开关晶体管的导通与关断。当输出电压升高时，反馈到PWM控制器的电流增大，PWM控制器使开关晶体管的导通时间缩短，也就是使输出脉冲的宽度变窄，从而导致输出电压下降，维持了输出电压的稳定。

　　（4）开关稳压电源的保护电路由过电流保护电路、过电压保护电路、过热保护电路和浪涌吸收电路等组成。串联在开关晶体管发射极上的电阻组成过电流保护电路，用于防止开关电源启动时开关管出现过电流。并联在变压器初级绕组上的电阻、电容组成浪涌吸收电路，用于泄放积蓄在变压器漏感上的能量，保护开关管不被击穿。

　　（5）输出电路主要由高频整流器、平滑滤波电路和稳压电路组成。在输出电路中，高频整流器将逆变器输出的高频脉冲电压整流成直流电压，再经平滑滤波和稳压后，分别输出数字卫星接收机所需要的各路电压。

　　数字卫星接收机的电源一般输出有3.3 V、5 V、20 V和30 V 4路电压。3.3 V电压用来向解复用器、解码器、解调器等电路供电；5 V电压主要用来向音频D/A转换器、音频放大器、调谐器等电路供电；20 V电压经过二次稳压后，在主CPU的控制下输出14 V/18 V电压，用来向LNB(高频头)供电，垂直极化方式时供14 V电压，水平极化方式时供18 V电压；30 V电压用来向调谐器中的AGC电路供电。对于某些需要驱动极轴天线的机器，还要提供12 V电压。

　　2、同洲3188A型卫星数字电视接收机开关电源

　　同洲CDVB3188A型卫星数字电视接收机是深圳同洲公司2000年8月推出的第三代数字卫星接收机，它保留了CDVB2000B型的特点，主板采用富士通单片MPEG-2解码芯片设计（芯片型号是MB87L2500）。

　　同洲3188A型卫星数字电视接收机开关电源采用脉宽调制式开关稳压电源，该电源与其他开关电源一样，也包含了输入滤波整流电路、DC/DC变换器、输出稳压电路和保护电路等部分。

　　由滤波电容、滤波电感和整流二极管组成的输入滤波整流电路将输入的交流市电滤波、整流成直流电压，再送给DC/DC变换器。DC/DC变换器包括高频振荡器和脉宽调制器。振荡器用来产生高频脉冲，该脉冲经脉冲变压器耦合到它的次级绕组。各次级绕组将该脉冲整流成直流电压，再经过滤波电容滤波，然后由三端稳压器稳压后输出。

　　同洲3188A型数字卫星接收机的电源共输出有3.3 V、5 V、12 V、-12 V、22 V和30 V 6路电压。其中3.3 V电压用来向解复用器、解码器、解调器等电路供电；5 V电压用来向音频D/A转换器、调谐器等电路供电；+12 V、-12 V电压用来向音频放大器供电；22 V电压经过二次稳压后，在主CPU的控制下输出14 V／18 V电压，用来向LNB(高频头)供电，垂直极化方式时供14 V电压，水平极化方式时供18 V电压；30 V电压用来向调谐器中的AGC电路供电。

　　同洲3188A型卫星数字电视接收机的开关电源核心元件采用了美国POWER公司的第二代三端离线式脉宽调制单片开关电源集成电路（TOP224Y），该集成电路有3个引脚，①脚为控制端C，②脚为接地端S，③脚为电源端D，其内部设有：电压控制源、带隙基准电压源、振荡器、误差放大器、脉宽调制器、门驱动级、过流保护电路、过热保护电路、关断／自动重启动电路、高压电流源等，真可谓麻雀虽小，五脏俱全。TOP系列集成电路现已成为中小功率开关电源的优?

　　3、TOP系列开关电源性能特点

　　TOP系列开关电源具有以下性能特点：

　　(1)将脉宽调制(PWM)控制系统的全部功能集成到同一个芯片中，内含脉宽调制器、功率开关场效应管(MOSFET)、自动偏置电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路，并具有软启动、外部设定极限电流、过压关断、欠压保护、过热滞后关断、遥控、同步等功能。

　　(2)只有3个引出端，能以简单方式构成无工频变压器的反激式开关电源。为了完成多种控制，其控制端和漏极均属多功能引出端，实现了一脚多用。具有基本反馈与光电耦合反馈两种工作模式，后者可构成精密开关电源。

　　(3)输入交流电压和频率的范围极宽。作为固定电压输入时可选110 V／115 V／230 V交流电，允许变化±15％；在宽电压范围输入时，适配85~265 V交流电,输入频率范围是47~440 Hz。

　　(4)电源效率高。由于芯片本身功耗很低，电源效率可达80％左右，最高能达到90％，因此，被誉为“绿色”(节能型)电源。

　　(5)为降低传导噪声干扰，专门增加了频率抖动功能，开关频率能以250 Hz的速率抖动，抖动偏移量△