多路單端反激式開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)
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時(shí)間：2018-09-07
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3．3 鉗位保護(hù)電路
當(dāng)功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，由于漏感的影響，高頻變壓器的初級(jí)繞組上會(huì)產(chǎn)生反射電壓和尖峰電壓，這些電壓會(huì)直接施加在TOPSwitch芯片的漏極上，不加保護(hù)極容易使功率開(kāi)關(guān)MOSFET燒壞。加入由R1、C2和VD1組成經(jīng)典的RCD鉗位保護(hù)電路，則可以有效地吸收尖峰沖擊將漏極電壓鉗位在200 V左右，保護(hù)心芯片不受損壞。推薦鉗位電阻R1取27 kΩ／2 W，VD1鉗位阻斷二極管快恢復(fù)二極管耐壓800 V的FR106，鉗位電容選取22 nF／600 V的CBB電容。
3．4 高頻變壓器
3．4．1 磁芯的選擇
磁芯是制造高頻變壓器的重要組成，設(shè)計(jì)時(shí)合理、正確地選擇磁芯材料、參數(shù)、結(jié)構(gòu)，對(duì)變壓器的使用性能和可靠性，將產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。高頻變壓器磁芯只工作在磁滯回線的第一象限。在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)只儲(chǔ)存能量，而在截止時(shí)向負(fù)載傳遞能量。因?yàn)殚_(kāi)關(guān)頻率為100kHz屬于比較高的類型，所以選擇材料時(shí)選擇在此頻率下效率較高的鐵氧體，由：
估算磁芯有效截面積為0．71 cm2，根據(jù)計(jì)算出的Ae考慮到閾量，查閱磁芯手冊(cè)，選取EE2825，其磁芯長(zhǎng)度A=28 mm，有效截面積SJ=0．8 69 cm2，有效磁路長(zhǎng)度L=5．77 cm，磁芯的等效電感AL=3．3μH／匝2，骨架寬度Bw=9．60 mm。
3．4．2 初級(jí)線圈的參數(shù)
(1)最大占空比。根據(jù)式(1)，代入數(shù)據(jù)：寬范圍輸入時(shí)，次級(jí)反射到初級(jí)的反射電壓VoR取135 V，查閱TOP223Y數(shù)據(jù)手冊(cè)知MOSFET導(dǎo)通時(shí)的漏極至源極的電壓VDS=10 V，則：
(2)設(shè)置KRP。KRP=IR／IP，其中IR為初級(jí)紋波電流；IP為初級(jí)峰值電流；KRP用以表征開(kāi)關(guān)電源的工作模式(連續(xù)、非連續(xù))。連續(xù)模式時(shí)KRP小于1，非連續(xù)模式KRP大于1。對(duì)于KRP的選取，一般由最小值選起，即當(dāng)電網(wǎng)入電壓為100 VAC／115 VAC或者通用輸入時(shí)，KRP=0．4；當(dāng)電網(wǎng)輸入電壓為230 VAC時(shí)，取KRP=0．6。當(dāng)選取的KRP較小時(shí)，可以選用小功率的功率開(kāi)關(guān)，但高頻變壓器體積相對(duì)要大，反之，當(dāng)選取的KRP較大時(shí)，高頻變壓器體積相對(duì)較小，但需要較大功率的功率開(kāi)關(guān)。對(duì)于KRP的選取需要根據(jù)實(shí)際不斷調(diào)整取最佳。
(3)初級(jí)線圈的電流
初級(jí)平均輸入電流值(單位：A)：
可知，KRP選取合適。TOPSwitch器件的選擇遵循的原則是選擇功率容量足夠的最小的型號(hào)。
(4)變壓器初級(jí)電感
(5)氣隙長(zhǎng)度
Lg>0．051 mm，參數(shù)合適，μy為常數(shù)4π×10-7H／m。
3．4．3 初級(jí)次級(jí)繞組匝數(shù)
當(dāng)電網(wǎng)電壓為230 V和通用輸入220 V時(shí)：每伏特取0．6匝，即KNS=0．6。由于輸出側(cè)采用較大功率的肖特基二極管用作輸出整流二極管，因此VD取0．7 V，磁芯的最大工作磁通密度在BM在2 000～3 000 GS范圍內(nèi)。偏置二極管VDB的壓降取0．7 V，偏置電壓VB取12 V。
3．5 輸出整流濾波電路
由整流二極管、濾波電容和平波電感組成。將次級(jí)繞組的高頻方波電壓轉(zhuǎn)變成脈動(dòng)的直流電壓，再通過(guò)輸出濾波電路濾除高頻紋波，使輸出端獲得穩(wěn)定的直流電壓。肖特基二極管正向?qū)〒p耗小、反向恢復(fù)時(shí)間短，在降低反向恢復(fù)損耗以及消除輸出電壓中的紋波方面有明顯的性能優(yōu)勢(shì)，所以選用肖特基二極管作為整流二極管，參數(shù)根據(jù)最大反向峰值電壓VR選擇，同時(shí)二極管的額定電流應(yīng)該至少為最大輸出電流的3～5倍。次級(jí)繞組的反向峰值電壓VSM為：
則VR1=22 V，VR2=57．1 V，VD2，VD3，VD4均選擇MBR1060CT，最大反向電壓60 V，最大整流電流10 A。RC串聯(lián)諧振可以消除尖峰脈沖，防止二極管擊穿。
評(píng)論