VIP反激式開關(guān)電源

1、? 反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)? 輸入電路、輸入端噪音濾波電路和輸入過流保護(hù)電路如下所示：輸入端噪音濾波電路主要作用是防止電源對電網(wǎng)的干擾和防止電網(wǎng)對電源的干擾。電源對電網(wǎng)的干擾和影響的測試主要有諧波Harmonic 、傳導(dǎo)噪音 Conduct 、輻射噪音 Radiation 、功率因數(shù)電網(wǎng)對電源的干擾測試主要是靜電ESD、雷擊 SURGE 、電壓跌落Drop 、電快速瞬變脈沖群 EFTSURGE 和輸入過流保護(hù)主要是靠保險(xiǎn)管、保險(xiǎn)絲繞線電阻的過電流過功率熔斷特性。保險(xiǎn)管主要用在高輸出功率的電源上，繞線電阻用 在低輸出功率的電源上。保險(xiǎn)管重要的參數(shù)有額定電流、熔斷時(shí)間、分?jǐn)嗄芰?，額定電流大、熔斷時(shí)間長

2、、分?jǐn)嗄芰Φ?，容易?裂管壁，這在安全認(rèn)證時(shí)是不允許的，因此，要盡量選擇分?jǐn)嗄芰Ω叩谋ｋU(xiǎn)管；保險(xiǎn)絲繞線電阻重要的參數(shù)主要是過功率熔斷時(shí) 間，一般加在電阻兩端的電壓與電流的乘積為電阻標(biāo)稱功率的 25 倍時(shí)，要在 60S內(nèi)熔斷保險(xiǎn)管、保險(xiǎn)電阻對 SURGE 特性的影響是非常大的。同時(shí) 安全要求又是矛盾的，還要滿足能效要求，因此，保險(xiǎn)管、保險(xiǎn)電阻的參數(shù)選取非常關(guān)鍵2、輸入浪涌電流的抑制 浪涌電流主要用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻、大功率電阻、單向可控硅，繼電器等元件來抑制15W 以下的電源浪涌電流小于 30A 15-60W 電源浪涌電流小于 50A 60W 以上的電源浪涌電流根據(jù)所選元件和電網(wǎng)限流規(guī)格來定3、

3、輸入交流的整流主要有橋式整流和半波整流4、直流濾波主要有電容濾波和型濾波，型濾波多用于小功率電源的 EMI 的抑制。Q2SCRR1NpC1R2Q1BR1BR15、輸出整流主要有二極管整流和場效應(yīng)管同步整流，濾波主要有電容濾波和型濾波L1D1NsC1C1VinN1pV+同步整流Q3V-Dr Q1+15VGNDQ2D16、保護(hù)電路過流保護(hù)分可恢復(fù)和閉鎖兩種，一般設(shè)計(jì)成 “”字形下垂特性； 過壓保護(hù)分可恢復(fù)、閉鎖和自殺式等三種 過溫保護(hù)分可恢復(fù)和閉鎖兩種短路保護(hù)也分可恢復(fù)和閉鎖兩種? PWM 控制芯片 (Fairchildsemi 的 FSDM0265R)Vcc*w*w* * .Vstrin.Drn

4、iii* *AOCPVocpIQJTIuternal()rtAX(J)VJ_s cc goodH -8V12V VccVm i-Thi hii6Vcnp 口Vbi HVcc VccQ、HA/VKBar:tjPWMGate driverI RD |? 第二章、變壓器設(shè)計(jì) 單端反激開關(guān)電源的變壓器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)耦合電感，它要承擔(dān)著儲(chǔ)能、變壓、傳遞能量等工作。下面對工作于連續(xù)模式和斷續(xù)模式的單端反激變換器的變壓器 設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)。? 1、已知的參數(shù)根據(jù)需求和電路的特點(diǎn)確定，包括：輸入電壓 Vin 、輸出電壓 Vout 、每路輸出的功率 Pout 、效率、開關(guān)頻率 fs（或周期 T）、線路主開關(guān)管的耐壓

5、Vmos。 ? 2、 計(jì)算在反激變換器中，反激電壓 Vf 與輸入電壓之和不能高過主開關(guān)管的耐壓，同時(shí)還要留有一定的裕量 5% 。最大允許的反激電壓由下式確定： Vf=VMos-VinDCMax- 電壓裕量 漏電感尖峰電壓 （ 2.1）漏電感引起的尖峰，一般有 50V-100V 左右。對于 90-264V 的輸入電壓范圍，反激電壓可按 60V-80V 來選取，選 70V 左右比較合適，反激電壓選得高，初次級匝比就大，初級側(cè)的 Mosfet 承受的反壓就高， 但溫升會(huì)低一點(diǎn)，次級側(cè)的整流管承受的反壓會(huì)低一點(diǎn)，溫升也會(huì)低一點(diǎn)，此時(shí)變壓器的溫升會(huì)高一點(diǎn)（此時(shí)開關(guān)管占空比大，在相同工作頻率下變壓器初級

6、電感量比較大，需要的能量也就要多一些，變壓器的溫升會(huì)高一點(diǎn)） ；反激電壓選得低，匝比就小，則 Mosfet 承受的反壓就低，但溫升會(huì)高一些，次級側(cè)的整 流管承受的反壓會(huì)高一些，溫升也會(huì)高一些，此時(shí)變壓器的溫升會(huì)低一些實(shí)際設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)需根據(jù)所選半導(dǎo)體元件、變壓器、結(jié)構(gòu)來找一個(gè)最佳平衡點(diǎn)。 反激電壓和輸出電壓的關(guān)系由原、副邊的匝比確定。所以確定了反激電壓之后，就可以確定原、副邊的匝比了。原、副邊的匝比 n=Np/Ns=Vf/ （Vout +Vd ）（2.2）另外，反激電源的最大占空比出現(xiàn)在最低輸入電壓、最大輸出功率的狀態(tài)， （Vinmin 一般選 110V-120V ）根據(jù)在穩(wěn)態(tài)下，變壓器的磁平衡，

7、得下式：Vinmin DMax=Vf （1-DMax） DMax= Vf/ （Vinmin+ Vf）（ 2.3）設(shè)在最大占空比時(shí)，當(dāng)開關(guān)管開通時(shí)，原邊電流為 Ip1 ，當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，原邊電流上升到Ip。若 Ip1 為 0，則說明變換器工作于臨界模式或斷續(xù)模式，否則工作于連續(xù)模式。連續(xù)模式時(shí)初級電流波形? 斷續(xù)或臨界模式時(shí)初級電流波形? 初級 OSFET 漏極的電壓波形如下圖示 斷續(xù)模式（非連續(xù)模式）時(shí)的初級電流波形?1對應(yīng)臨界模式1 、對應(yīng)非連續(xù)模式12D? 對應(yīng)非連續(xù)模式?C 對應(yīng)連續(xù)模式121 由能量守恒，得到下式： 21/2?(Ip1+Ip)?DMax?VinDCMin=Pout/令

8、K= Ip1 / Ip ，則 Ip1 =K ?Ip2 、對應(yīng)臨界模式 （ 此時(shí)肖特基尖峰最小 ）3、對應(yīng)連續(xù)模式（此時(shí)肖特基尖峰最大）關(guān)斷改善方案:Title3 、對應(yīng)連續(xù)模式 （此時(shí)肖特基尖峰最大 ）導(dǎo)通匝比:50 T/9T(2.4)SizeN umberBDate:20 -Aug-20 07Sh eetFile:C:D ocuments and S ettings13728My DoD racwunm5ATitleBSizeN umb erRev isio nBD ate:20 -Aug -2 0 07Sh eet ofFile:C :D ocu men ts an d S ettin g

9、s137 2 8My Doracwu nmeBnyts: My Desig n. d db56當(dāng) K=0 ，則 Ip1 =0 ，此時(shí)工作在臨界或斷續(xù)模式當(dāng) 0K 1 1，此時(shí)工作在連續(xù)模式290V 時(shí),1 K 值的選取最好是當(dāng)輸入電壓為 230V,電路工作在臨界模式，即 K=0,此時(shí)的效率是最高2 的；那么 ,當(dāng)輸入電壓為 電路工作在連續(xù)模式， K 0.25 左右。變換器的初級繞組電流，初級電感量，初級匝數(shù)由以下公式 可以求出Ip =2Po(1+K) Vimin DmaxNp =Bw Lg0.4 IpLp =Vimin Ton(1-K) Ip為了避免磁芯飽和，應(yīng)該在磁回路中加入一個(gè)適當(dāng)?shù)臍庀叮?/p>

10、氣隙一般大于0.01Cm ，功率大，則氣隙要大。由以上可得磁芯參數(shù)：Ae =Lg Lp 10 8 0.4 Np2根據(jù)求得的 Ae 值選擇合適的磁芯，一般盡量選擇窗口長寬之比比較大的磁芯，這樣磁芯的窗口有效使用系數(shù)較高，同時(shí)可以減小漏感。有了磁芯需再較正原邊的匝數(shù)。根據(jù)下式：LpIp 18023Bw Ae 再根據(jù)原、副邊的匝比關(guān)系可以求出副邊的匝數(shù)。有時(shí)求的匝數(shù)不是整數(shù)，將副邊的匝數(shù)取整后再修改原邊匝數(shù) 在上式中：Lg 為氣隙長度，單位為 cmNp 為原邊匝數(shù)，Ae 為磁芯的截面積，單位 cm2Lp 為原邊電感量，單位為 H（亨利 ）Bw 為工作磁通密度，單位為高斯（Bw 一般選 0.7Bs 以

11、下的值， Bs是磁芯最大磁通密度，在磁芯的手冊中 Bs的單位是 mT 毫特斯拉， 1mT=10GS 高斯） 初級繞組電流有效值 Iprms ： Iprms = IpDm3ax （1+K+K 2）次級繞組電流有效值 Isrms ：Iprms Vimin DmaxIsrms =Vs (1-Dmax) 銅線電流密度按如下選取 :(絕緣等級 CALL B) 5W 以下：取 7.0A-9.0A/mm2 ; 5W-24W ：取 6.0A-8.0A/mm2 ;24W-50W ：取 5.0A-7.0A/mm2 ;50W 以上：取 4.0A-6.0A/mm2 甚至更??；( 在變壓器加有散熱片時(shí)可選大一點(diǎn) ,繞組

12、在線槽最里面，要選小一點(diǎn) ,在線槽最外面，可選大一點(diǎn) ,如要求變壓器溫升小 ,則電流密 度要選小一點(diǎn) )。次級導(dǎo)線截面積計(jì)算也可以按輸出直流每1 安培需要的導(dǎo)線截面積 0.125mm2(0.4mm) 、 0.16mm2(0.45mm) 、0.196mm2(0.5mm) 、 0.238mm2(0.55mm) 來計(jì)算，功率大輸出電流大取大值 ,否則取小值 ,如輸出 12V/5A ，取 0.238mm2(0.55mm) 來計(jì)算，導(dǎo)線總截面積 1.19mm2 ，相當(dāng)于 2 根 0.85mm 導(dǎo)線截面積 .以上只作為參考，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)骨架規(guī)格,溫升要求適當(dāng)調(diào)整。氣隙長度按如下選?。?W 以下：取 0

13、.01-0.02cm; 5W-24W ：取 0.02-0.04cm;24W-50W ：取 0.03-0.05cm; 50W 以上：取 0.03cm 以上 .銅線線徑按如下公式計(jì)算 :以上是考慮成本因數(shù)的一個(gè)合適選擇，當(dāng)磁芯截面積比較大時(shí)，氣隙長度可按下限選擇；截面積小，要選大一點(diǎn)， 否則，磁芯易飽和。? S012B 系列變壓器設(shè)計(jì)步驟? 已知條件1、輸入電壓 Vin:90Vac-264Vac2、輸出電壓 Vout:12V3、輸出電流 Iout:1.25A4、Mosfet 耐壓 Vmos:650V5、開關(guān)頻率 f： 67KHz6、FSDM0265R 最大輸出功率：13W (密封無散熱片)20W

14、(開放式無散熱片)以上說明 IC 完全能輸出 15W 功率，在加散熱片情況下做到 15W 是可行的? 參數(shù)計(jì)算1、最大允許的反激電壓Vf=650V-373V-32.5V 100V=144.5V選反激電壓 Vf 為 75V,則 Mosfet 的漏極最高電壓為 : 373V+100V+75V=548V0.324cm2 ，因此按天通 EF20 磁芯參數(shù)來進(jìn)行下面的計(jì)算 ? 9、初級繞組匝數(shù) NpNp =111 LpIp 180= 0.00138H 0.62262 6A281084 匝Bw Ae10、次級繞組匝數(shù) Ns3060GS 0.356cm2Ns= Np/n=84 5.95=14.18 匝 14 匝；則 Np 83 匝10、輔助繞組匝數(shù) NfFSDM0265R 的啟動(dòng)電壓 11-13V,Vcc 不能超過 19V,因此輔助繞組電壓 VCC 按 13.5V 計(jì)算，則輔助繞組匝數(shù) NF=Ns VCC/(Vout+Vd) 15 匝 11、初級繞組電流有效值 Iprms ：Iprms = IpDm3ax (1+K+K )2 =0.666A 0.385 (1+0.25+0.25 2) 0.273? 12 、次級繞組