開關(guān)電源設(shè)計(jì) PPT

開關(guān)電源設(shè)計(jì)B、AC/DC開關(guān)電源設(shè)計(jì)一、AC/DC開關(guān)電源常用電路結(jié)構(gòu)1、單端反激式開關(guān)電源當(dāng)負(fù)載為零時(shí)(即開路),輸出電壓U0

∞,這種情況不允許出現(xiàn),故反激式開關(guān)電源輸出端必須接一個(gè)假電阻負(fù)載,如接1個(gè)100K?電阻。輸出電壓:2、單端正激式開關(guān)電源3、半橋開關(guān)電源設(shè)計(jì)輸出電壓:,如負(fù)載開路,則:

4、全橋開關(guān)電源當(dāng)濾波電感L的電流連續(xù)時(shí),輸出電壓為:當(dāng)負(fù)載開路,則輸出電壓極限值為:

5、推換式開關(guān)電源當(dāng)濾波電感L的電流連續(xù)時(shí),輸出電壓為:當(dāng)負(fù)載開路,則輸出電壓極限值為:二、PWM控制芯片介紹目前AC/DC常用的控制芯片有電壓式和電流式兩種。1、電壓式典型芯片有:TL4942、電流型PWM控制器例一、AC/DC單路輸出15W開關(guān)電源設(shè)計(jì)1、1設(shè)計(jì)要求已知條件:輸入電壓AC:85—265V輸出功率PO=15W

輸出電壓:7、5V額定輸出電流:2A

輸出紋波電壓:≤１００mV1、2電路結(jié)構(gòu)選擇考慮到輸出功率較小,主電路可選擇單端反激式,為此選擇API(AdvancedPowerIntegration)公司的集成控制芯片TOP202。TOP202主要參數(shù):

VDS=700V,DMAX=0、6,P=15W—30W,FS=100KHZ單端反激式輸出切勿開路?。?！1、3高頻變壓器設(shè)計(jì)A、計(jì)算最大和最小直流輸入電壓(加到變壓器初級(jí)):Vmin=1、1×Vacmin=1、1×85=93VVmax=1、4142×Vacmax=1、4142×265=375VB、輸入電流平均值C、輸入電流峰值取1,DMAX取0、6D、輸入電流有效值E、計(jì)算變壓器初級(jí)電感量

F、計(jì)算變壓器原副邊匝比計(jì)算ＮＰ需明白ＡL值,而ＡL由磁芯型號(hào)和尺寸決定、磁芯尺寸Ae可用平均功率估算:選PC40錳鋅功率鐵氧體磁芯RM8。其飽和磁通密度BS在100℃下為390mT,有效截面積Ae=64mm2,電感系數(shù)由初級(jí)電感量LP估算原邊匝數(shù):

考慮實(shí)際使用時(shí)變壓器須加氣隙,故單位匝數(shù)的電感量將下降,故可取:NP=2×22=44匝副邊實(shí)取3匝,則對(duì)應(yīng)原邊調(diào)整為15、3×3=46匝G、計(jì)算變壓器氣隙假如氣隙>1mm,則說明磁芯截面過大;假如氣隙＜０、20mm,說明磁芯截面過小。H、變壓器磁飽和校驗(yàn)交流磁通產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度變化幅值:ΔＢac+ΔBdc=270+13、8=283、8<390mT,故磁芯工作時(shí)可不能產(chǎn)生飽和、Ｉ、變壓器線徑計(jì)算原邊線徑:副邊線徑:１、４輸入整流橋計(jì)算由于輸入整流橋流過的最大峰值電流為０、６６７Ａ,故選擇２Ａ／６００Ｖ以上整流橋。１、５輸入濾波電容計(jì)算輸入濾波電容一般取輸出功率的１－２倍,故?。常硊F/400V1、6、輸出濾波電容計(jì)算Dmin=Vinmax/實(shí)取６８０uF和１２０uF二只電容并聯(lián),或用多只小電容并聯(lián),以減少ＥＳＲ、選擇２0A／３０V以上快恢或肖特基二極管如選IR公司的肖特基:20TQ04545V/20A,VFM=0、51V,TO-220AC假如要進(jìn)一步降低輸出整流管上損耗,可選用MOS管作同步整流,或者選用碳化硅肖特基二極管。1、7、輸出整流二極管選擇變壓器次級(jí)峰值電流:１、８降低開關(guān)電源功耗的一些措施選用低導(dǎo)通電阻ＲＯＮ的ＭＯＳ功率管,ＲＯＮ越小,導(dǎo)通損耗越小、選用合適的驅(qū)動(dòng)電路,降低主開關(guān)管的開通和關(guān)斷損耗選用合適的開關(guān)頻率,開關(guān)頻率越低,開關(guān)管和高頻變壓器的開關(guān)損耗就越小,當(dāng)然開關(guān)頻率應(yīng)在２０ＫＨＺ以上、輸出整流盡量選用肖特基二極管,同時(shí)耐壓不宜過高、輸出濾波電容盡量多只電容并聯(lián),以降低電容器的ＥＳＲ、高頻變壓器的電感量適當(dāng)加大,以降低流過主回路的峰值電流、從而提高效率、原副邊線圈采納多股線、例二、AC/DC開關(guān)電源用NCP1053設(shè)計(jì)的4、3V/2A開關(guān)電源:例三、DC／ＤＣ數(shù)控開關(guān)電源設(shè)計(jì)1、

設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)輸出電壓步進(jìn)可調(diào)的數(shù)控電壓源,并由數(shù)碼管顯示其輸出值。具體要求如下:輸入電壓:３０Ｖ輸出電壓:2~20V,調(diào)節(jié)單位0、1V

輸出紋波電壓:<５０mV

輸出電流:1A

輸出電壓由數(shù)碼管顯示

“+”、“-”鍵分別控制輸出電壓的步進(jìn)增減具有輸出過流保護(hù)功能２、方案一采納線性穩(wěn)壓器本方案主要由線性可調(diào)三端穩(wěn)壓器ＬＭ３１７、單片機(jī)、數(shù)控電位器等組成,其結(jié)構(gòu)如下圖所示:數(shù)控電位器選擇:

這個(gè)地方IR=50μA

為使負(fù)載開路時(shí),也能使輸出電壓穩(wěn)定,輸出靜態(tài)電流ＩＱ必須大于5mA。為此可得:

＝故:當(dāng)輸出=2V時(shí),令ＲＷ＝０,代入上式可得R2值:當(dāng)輸出=20V時(shí),可得:因此ＲＷ=3、75Ｋ-0、15Ｋ=3、6Ｋ由于輸出電壓要求調(diào)節(jié)單位為0、1V,故2~20V需180個(gè)調(diào)節(jié)單位。為此可選４只１００級(jí)的數(shù)控可調(diào)電位器(型號(hào)為X9C102,其電阻值為１ＫΩ)串聯(lián)、數(shù)控電位器X9Ｃ1０2主要技術(shù)參數(shù):Vcc=5V,Ic=３mA,R=１k?,阻值位置掉電后保存端電壓－５Ｖ~＋５Ｖ,抽頭數(shù)１００,接口方式:按鍵式按鍵式3線控制:/CS/INCU/D

阻值LPulseH升LPulseL降H不變數(shù)控電位器控制接口和單片機(jī)Ｉ／Ｏ口連接,共需９-12根信號(hào)線。３、方案二采納ＢＵＣＫ電路

前述方案由一個(gè)致命的弱點(diǎn),就是效率太低,尤其當(dāng)輸出電壓為２Ｖ時(shí),其系統(tǒng)效率最低。為了提高系統(tǒng)效率,可采納開關(guān)電路,如用ＢＵＣＫ電路實(shí)現(xiàn),其電路結(jié)構(gòu)如下圖所示。3、1單片機(jī)選擇考慮到BUCK電路開關(guān)頻率需20Khz以上,選用總線頻率高、并自身帶ＰＷＭ發(fā)生器的單片機(jī)較合適。具體選ＦＲＥＥＳＣＡＬＥ公司的ＭＣ９Ｓ０８ＳＨ８。選其內(nèi)置振蕩器工作方式,ＢＵＳ頻率調(diào)至最高２０ＭＨＺ,ＰＷＭ選９位,此時(shí)ＰＷＭ頻率可達(dá)５０ＫＨＺ單片機(jī)Ｉ／Ｏ分配:Ａ／Ｄ通道２路ＰＷＭ輸出１路“＋”、“－”按鍵２路ＬＥＤ或ＬＣＤ顯示１１根共用１６根Ｉ／Ｏ3、2驅(qū)動(dòng)電路在本系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)電路起兩個(gè)作用,一是電平轉(zhuǎn)移,二是功率驅(qū)動(dòng)以降低開關(guān)管功率損耗。常用的驅(qū)動(dòng)芯片有ＩＲ、ＯＮＳＥＭＩ、