電路達(dá)人經(jīng)驗(yàn)談:模塊電源(AC-DC)的設(shè)計(jì)

副邊匝數(shù)取整數(shù)15則實(shí)際占空比為0.44，ton=15.2*0.44=6.69 μs

9) 原邊電感量的計(jì)算

設(shè)在最大占空比時(shí)，當(dāng)開(kāi)關(guān)管開(kāi)通時(shí)，原邊電流為Ip1，當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，原邊電流上升到Ip2。若Ip1為0，則說(shuō)明變換器工作于斷續(xù)模式，否則工作于連續(xù)模式。

設(shè)計(jì)電源工作在連續(xù)模式，這樣開(kāi)關(guān)管、線路的損耗都比較小，而且可以減輕輸入輸出電容的工作應(yīng)力
設(shè)計(jì)電源工作在連續(xù)模式，由能量守恒，有下式：1/2*(Ip1+Ip2)*D*Vs=P/η

連續(xù)模式設(shè)計(jì)，令I(lǐng)p2=3Ip1，這樣就可以求出變換器的原邊電流，由此可以得到原邊電感量：

Lp= D*Vs/(f*ΔIp)

ΔIp=Ip2-Ip1=2Ip1;

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，電源的效率為75%，則電源全周期Ts的平均輸入電流Is為：Is=P/Vs=2.5/0.75/110=30.3 mA則ton時(shí)間內(nèi)的電流Im=ΔIp =Is*Ts/ton=30.3*15.2/6.69=68.84 mA

Ip1=Im/2=68.84/2=34.42 mA

Ip2=3Ip1=3*34.42=103.26 mA

ΔIp=Ip2-Ip1=103.26-34.42=68.84 mA

此電流等于ton時(shí)間內(nèi)的電流變化量△i

Lp=Vs*ton/△i=110*6.69/68.84=10.6 mH10) 線徑的取值

設(shè)導(dǎo)線的電流密度為15A/m2，原邊電流Im=68.84m;副邊電流Io=500mA;自供電繞組電流約幾十個(gè)mA，根據(jù)計(jì)算得

0.08mm銅線可走電流75mA;

0.27mm銅線可走電流860 mA;

0.15mm銅線可走電流260 mA;

所以變壓器Np、Ns、Nf三個(gè)繞組的線徑分別?。?.08mm;0.27mm、0.15mm;至此，功率電源變壓器的主要參數(shù)設(shè)計(jì)完成。同時(shí)，在變壓器的制作中還有一些工藝問(wèn)題需要注意。

3、輸出整流濾波單元

本設(shè)計(jì)電源的輸出電壓是5Vdc，需要先把變壓器變換過(guò)來(lái)的低壓方波整流成直流，然后用鋁電解電容儲(chǔ)能濾波。

由于整流的工作頻率等于功率開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)頻率，必須使用具有快速恢復(fù)功能的肖特基整流二極管作為輸出整流二極管。輸出整流二極管的標(biāo)稱電流(IF)值應(yīng)為輸出直流電流額定值(Io)的3倍以上,即IF1>3Io，大于1.5A;整流管的反向耐壓值的計(jì)算：輸入電壓的最高值/匝比=265*1.3/16.36=25.8 V

依據(jù)此原則，輸出整流二極管采用2A/40V的肖特基二極管為宜，反向耐壓選擇稍高，有利于降低整流管上的損耗。

而整流部分使用的鋁電解電容不但容量要大，還要有較低的交流電阻，，否則就無(wú)法濾除電流中的高頻交流電成分，同時(shí)要考慮鋁電解電容的封裝體積不能過(guò)大，所以選用標(biāo)稱值330μF/10V的鋁電解電容。
為了降低輸出紋波，在電源的輸出端還要增加LC濾波單元，L取10μH左右的Ф4*7的小工字電感，C取100μF/10V的鋁電解電容。

4、控制反饋單元

控制反饋電路采用‘電壓基準(zhǔn)源TL431+光電耦合器P521’組合作為參考、隔離、取樣(電路圖見(jiàn)附錄二)。它可以將輸出電壓變化控制在±1%以內(nèi)。反饋電壓由輸出端取樣。輸出電壓Vo通過(guò)分壓電阻R63、R64獲得取樣電壓后，與TL431中的2.5V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并輸出誤差電壓，然后通過(guò)光電耦合器改變VIPer12A芯片的控制端電流IFB，再通過(guò)改變PWM寬度來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓Vo,使其保持不變。光電耦合器的另一作用是對(duì)原、副邊進(jìn)行隔離。

自供電繞組的輸出電壓經(jīng)D31、C32整流濾波后，可給光電耦合器中的三極管提供電壓。調(diào)整控制反饋單元的任務(wù)要確定R61、R62、R63及R64的值。該電路利用輸出電壓與TL431構(gòu)成的基準(zhǔn)電壓比較，通過(guò)光電耦合器P521二極管-三極管的電流變化去控制VIPer12A芯片的FB端，從而改變PWM寬度，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

從VIPer12A的技術(shù)手冊(cè)可知IFB的典型電流應(yīng)在3mA，PWM會(huì)線性變化，因此光電耦合器P521三極管的電流Ice也應(yīng)應(yīng)在3mA左右。而Ice是受二極管電流If控制的，我們通過(guò)光電耦合器P521的Vce與If的關(guān)系曲線可以正確確定光電耦合器P521二極管正向電流If約為5mA。

再看電壓基準(zhǔn)源TL431的要求。從TL431的技術(shù)參數(shù)知，Vka在2.5V-37V變化時(shí)，Ik可以在從1mA到100mA以內(nèi)很大范