一種15W三路輸出DC/DC模塊電源的設(shè)計(jì)

3.2 穩(wěn)壓方式選擇

對單路輸出，只在輸出端加穩(wěn)壓反饋電路即可，而對多路輸出，必須視要求而定：如果各路輸出電壓精度都要求高，則每路都應(yīng)設(shè)計(jì)獨(dú)立的閉環(huán)穩(wěn)壓回路，這樣設(shè)計(jì)難度較大；如果只有一路是重要的負(fù)載，其他路負(fù)載較輕，并對輸出電壓精度要求不是很嚴(yán)格，則只須給重要負(fù)載所在電路加反饋控制回路，其余兩路開環(huán)，依靠耦合電感實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。

3.3 多路輸出濾波電感繞制方式選擇

本例的三路輸出中，5V（Uo1）是比較重要的負(fù)載，輸出電流最大（2A），12V是運(yùn)算放大器供電電源，允許電壓在1～2V范圍變化,電流較小（0.25A），所以，只在5V主路加反饋控制回路，±12V輔路的穩(wěn)壓性能是靠耦合電感來實(shí)現(xiàn)。針對本例多路輸出的具體情況，輸出濾波電感不宜采用獨(dú)立電感，而應(yīng)采用耦合電感，即將三路的輸出濾波電感繞在一個(gè)磁芯上，只有5V主電路受控，輸出特性較好，而±12V兩路較差影響不大。

4 電源設(shè)計(jì)過程

4．1 UC3843外圍電路設(shè)計(jì)

4.1.1 開關(guān)頻率選擇

二次電源產(chǎn)品工作頻率一般選擇在100kHz～400kHz之間，本例設(shè)置開關(guān)頻率為250kHz，UC3843工作頻率可達(dá)500kHz，腳4是Rt/Ct鋸齒波振蕩器的定時(shí)電阻和電容的公共端，對于UC3843而言，

f==250kHz（1）

式中：R是圖1中的R304，其值為6.8kΩ；

C為圖1中的C302，其值為1nF。

4.1.2 過流保護(hù)電路設(shè)計(jì)

圖1中R101及R102為過流檢測電阻，根據(jù)式ISMAX≈1.0V/RS設(shè)計(jì)R101及R102，這個(gè)電阻要設(shè)

得很小，以降低電阻上的損耗,圖1中設(shè)計(jì)為兩個(gè)10Ω電阻并聯(lián)。檢測電壓送入U(xiǎn)C3843的腳3。

腳3電壓高于1V過流保護(hù)電路就動作，使腳6停止輸出矩形波，電路停止工作。腳3還要接一個(gè)RC濾波器以抑制開關(guān)管的尖峰電流，圖1中這個(gè)濾波器由R103及C306組成。

4.1.3 反饋誤差放大器設(shè)計(jì)

R302，R303及C305構(gòu)成積分型調(diào)節(jié)器，電阻R302和R303的比例關(guān)系影響系統(tǒng)的動態(tài)特性。R302和R303的比值可以改變UC3843電壓誤差放大器的放大倍數(shù)，對于一定的反饋電壓量，可使PWM調(diào)節(jié)器的輸出脈寬不同，從而影響輸出電壓調(diào)節(jié)幅度，即影響指標(biāo)中輸出的動態(tài)響應(yīng)調(diào)節(jié)幅度。積分器的電容C305的大小影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速度，即影響指標(biāo)中輸出的動態(tài)響應(yīng)時(shí)間。

4.2 功率器件的選取

變換器的開關(guān)器件采用功率MOSFET，依據(jù)單管變換器計(jì)算電壓的經(jīng)驗(yàn)公式，取

UCEO==144V（2）

式中：Udmax為漏源極的最大電壓；

D為占空比。

所以，功率MOSFET的反向電壓應(yīng)選用大于144V的，電流按高頻變壓器一次繞組的最大電流來確定。圖1中V101選用耐壓200V、電流9A的IRF630。

4．3 高頻變壓器的設(shè)計(jì)

4.3.1 磁芯的選用

多路輸出變壓器一般要求有較大的窗口面積，DC/DC模塊電源可選用FEY型、FEE型、EUI型等磁芯，對于正激變換器，理論上變壓器初級須有復(fù)位繞組Nr，這里考慮到變壓器腳位的問題，選取高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度的磁材,去掉復(fù)位繞組,這樣使每次磁芯都在磁化曲線的下部工作,避免磁芯飽和。

先確定最大磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm，以計(jì)算并初選磁芯型號。

1）考慮高溫時(shí)飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs會下降，同時(shí)為降低高頻工作時(shí)磁芯損耗，最大工作磁感應(yīng)強(qiáng)度一般選為0.2～0.25T。這里選取高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度的磁材RM2.2KD，其Bs為0.44T。

2）磁芯型號的選取有兩種方法，一是依據(jù)式（3）

AeAw>=（3）

式中：Ae為磁芯截面積；

Aw為磁芯窗口面積；

fs為開關(guān)頻率；

ΔB為磁性材料所允許的最大磁通密度的變化范圍；

dc為變壓器繞組導(dǎo)體的電流密度；

kc為繞組在磁性窗口中的填充系數(shù)。

二是根據(jù)廠家的磁芯材料手冊給出的輸出功率與磁芯尺寸的關(guān)系。這里采用第二種方法選用FEY15.3磁芯，其有效截面積為18.7mm2。

4.3.2 計(jì)算匝比

Uo=Uo1＋UD=5.0＋0.5=5.5V（4）

式中：Uo1為5V主路輸出電壓；

UD為整流管MBR1545正向壓降，取0.5V。

n12==3.14（5）

式中：n12為主路原副邊匝比；

Ui=UminDmax=36×0.48=17.28V（其中Umin為電源最低輸入電壓，Dmax取0.48）；

Uo為N2輸出電壓。

實(shí)際選取n12=4：1。

4.3.3 計(jì)算并調(diào)整主路副邊匝數(shù)

N2===3.13（6）

式中：Ts為電源周期，Ts==4×10－6s；

ΔBm為磁通增量，ΔBm=0.44－0.065=0.375T；

Ae為磁芯截面積，對FEY15.3磁芯，Ae=0.187cm2。

實(shí)際取N2=4匝。

4.3.4 計(jì)算原邊匝數(shù)

N1=N2×n12=4×4=16匝（7）

4.3.5 計(jì)算其余兩個(gè)輔路副邊匝數(shù)

N3=N4=N1×=4×=9.09（8）

式中：Uo2為＋12V輔路輸出電壓；