Daiwa SS-330W开关电源的原理和改动

时间：2012-10-19 来源：38hot 作者：lymex

三、原理

电路原理图（论坛不能直接传大图片，改为压缩文件）：

此图已经有多处手工修改的地方，而且与我的实物有几处不相符的地方，因此我用红色的字迹也做了追加和改动（但保留原来未改前的痕迹）。同时，为了解释的方便，我也用红笔增加了标注。

从原理上看，此电路比较典型的TL494脉宽调制开关电源。
交流电经过第一级高频滤波、尖峰吸收、保险丝、第2级滤波后，进入桥整流，再经过两个负温度系数的4R7热敏电阻防止启动过流后，加到500uF的电解电容上滤波，实际上这电容是两个1000uF的串联，这样既可以取出300V的中点150V，也可以通过连接跳线JP1和JP2达到改变成使用110V交流电的目的（此时为倍压整流，早期计算机的电源基本上都采用此法）。然后由4只C5352组成电容隔直推挽电路，经变压器T1得到低压高频交流，双二极管D3全波整流、电感L1和电容C23+C24组成L型滤波，得到低压直流。驱动部分为Q6、Q7、Q11、Q12和T3，见总体电路图。

电压采样由R72、VR4、D点、外部可调分压器下端接C点分压成B点，反馈到TL494的1脚，由于2脚为G=5V通过R20和R21分压成2.5V做对比，一旦发生偏差，就会调节占宽比让B点保持与1脚一致，因此电源正常工作则B点就保持在2.5V，因此通过电位器就可以调节输出电压。尽管VR4标注为最高电压微调，但实际上也影响了最小输出电压。

电流采样电阻R59到R67实际上只有两个锰铜丝并联（而不是图中的9个0.1），实测总阻值3.3mR，由于右端接模拟地，因此左端E就随着电流的增大而变得更负。由于TL494的第2个（电流）运放的正输入（16脚）接地，因此就是作为比较器来使用的，正常情况下参考电压通过R28和R29流过阻值较小的R25和VR1，使得分压点A为正，这个比较器就不工作（输出为负，不起作用）。当输出电流超过限定值后，E点的电压足够负，使得A点电压为负，此时第2运放比较器翻转，输出脉宽变窄、输出下降，此时若继续过流，则TL494的第一个运放已经失去作用（控制权在第2运放），B点的电压就不再维持在2.5V了，这样通过U2A等构成的窗口比较器，让Q9、Q9相继导通，红色的LED2点亮表明保护，同时通过U2D、D13把F点拉低，通过R27、R28把低位信号加到TL494的4脚死区控制，使得输出降低，达到限流保护目的。

U2C及外围电路作为风扇控制，正常情况下贴近散热片安装的D15、D16温度较低电压较高，所以8脚输出为正，Q10不导通，风扇串联了R49=100欧运转，速度较低、噪音很小。但若散热片温度升高使得U2C输出为负，那么就Q10导通，风扇加速运转，同时通过D14拉低F点使得输出下降，让发热原因向缓解的方向转化。

表头显示部分，R73和VR3直接采样输出电压送到电压表，U2B、R56、R57把电流采样信号反向放大10倍，通过R43和VR3送到电流表中。

另外，Q3、Q5、R8等组成辅助电源，供给TL494、推动管、风扇、运放、保护电路等。
其中1/16W的小电阻R8耐受了330V的电压，并长期耗散0.3W的功率，是此电源常见问题之一。我的已经改成两个1/4W电阻串联。

四、改动的需求

最近买了个12V 100Ah 铁锂电池组，还有一个单个的100Ah电池（在路上），充电要求是恒压恒流的，没有合适的充电器。铁锂单节最高充电电压3.65V，4节串联要求输出14.6V。标准充电电流0.3C（30A），最大充电电流300A（3C），最小没有限制但越小充电时间越长。原本这电池是给电动车使用的，动力电池，可以较大电流充电或放电，因此充电时间可以比较短，3C时10分钟就充到50%，可以应急使用了。

为什么锂电要恒流恒压充电？其实恒流的必要性不是很大，在较大的范围内充电电流在变化对电池没啥损害，只不过如果充电电流过小则充电时间就长，浪费了充电器的容量，而充电电流太大则可能造成充电器昂贵、对电池的寿命也稍有影响。为了规范充电动作，还是有一个规定的充电电流为好，但绝非要求充电过程中严格的进行恒流。至于为什么要恒压或限压，那很简单，就是那么规定的，应该是超压了会让电池内部产生不良化学变化（比如隔膜损伤），对电池寿命很不利，因此电池在任何情况下都不要超压充电，这也是锂电保护板的作用之一。

借用了一个小容量的普通锂电的充电曲线，大容量铁锂类似。
横轴为时间，红色为电流曲线，虚线为电压曲线。
开始充电后，电流上升到最大值并保持，电池电压逐步上升。当达到最高电压后，转为恒压，电压不再上升，但电流逐渐减少。直到到达最大充电电流的5%左右就可以认为充满。不过由于锂电的特性（有点像电容），即便后期长期恒压加电，电流也会逐渐降低到很小，不会造成过充，也就自然形成了充满自停的特性。

我这电池主要是后备使用，充电时间几个小时或更长时间都没有问题，这样对充电电流要求就不大，较小的电流也会更安全和更节省，对电池寿命也没有影响。

该100Ah铁锂不同充电电流下的大体充电特性：
3C，300A，1小时充满，约0.25小时进入恒压
1C，100A，大约2小时充满，0.75小时进入恒压
0.5C，50A，大约3小时充满，1.5小时进入恒压
0.3C，30A，大约4小时充满，2.5小时进入恒压，此为标准充电电流
0.2C，20A，大约6小时充满，4.5小时进入恒压
可以看到，30A的标准充电电流，正好也是SSW-330W的额定输出电流。当然，为了保险起见，也可以采用20A到25A的电流，尽管时间偏长，但8小时之内充满均可接受。降低电流后发热小，余量大，安全性高。这样，要求恒流/限流的电流值是可调的。

电压的调节范围，原来是5V到15V，这个15V上限足够，但下限不够，应该可以调节到3.65V，可以直接给单节铁锂充电。

另外，对电源的输出要求电压稳定，精细可调。原来的电压采样电阻采用1/16W普通电阻，质量很差，电压调节也用了一个比较小的普通电位器，而且有一些不规则的定位，造成精细调节非常困难，只能调节到大约0.3V。

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