應(yīng)用IRIS40xx 系列的電源設(shè)計(jì)
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導(dǎo)言
典型電路
設(shè)計(jì)程序
1) 導(dǎo)言
反激式變換器電源非常流行是因?yàn)樗唵?、低成本和能夠得到多路輸出。?yīng)用IRIS40xx 系列集成開關(guān)以及本應(yīng)用手冊提出的設(shè)計(jì)程序,能夠使一個(gè)基本的電源設(shè)計(jì)任務(wù)簡化。本應(yīng)用手冊一步一步的將指導(dǎo)你設(shè)計(jì)電源。
2）典型電路
在下面的圖1 中顯示了一個(gè)典型的單路輸出的離線式電源。此電路將作為本應(yīng)用手冊中提出的設(shè)計(jì)程序的參考電路。這個(gè)電路可用于所有的IRIS 器件，但是如果輸入是直流電壓時(shí)，顯而易見就不需要整流橋DB1。
本電路在電壓控制回路中使用精密電壓基準(zhǔn)調(diào)節(jié)器LM431 來獲得較好的精確度，但是在后面將會看到對于不同性價(jià)比特點(diǎn)的場合還有其它用作調(diào)節(jié)的可供選擇的方法。
這個(gè)電路給出了由電感L1 和電容C1 組成的輸入EMI 濾波器。這兒不包含這些元件的值和計(jì)算，但是有許多對濾波器設(shè)計(jì)有幫助的出版物，必須注意到你需要濾出的最低頻率是設(shè)計(jì)中IRIS 部分的最小工作頻率。
3）設(shè)計(jì)步驟
3.1）定義電源參數(shù)
第一步就是定義所設(shè)計(jì)電源的參數(shù)，如下所示：
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1）最小交流輸入電壓 |
VACmin | ||
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2）最大交流輸入電壓 |
VACmax | ||
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3）電源頻率 |
fAC | ||
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4）直流總線紋波電壓 |
VDCRIPPLE | ||
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5）主輸出電壓 |
Vo1 | ||
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6）主輸出的滿載電流 |
Io1 | ||
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7）主輸出的紋波電壓 |
Vo1RIPPLE | ||
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8）輔助電源 |
VCC |
（在16-20V 范圍內(nèi)選擇） | |
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9）附加的輸出電壓 |
Vo2..VoN |
（N=4 時(shí)是4 路輸出電源） | |
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10）附加輸出的滿載電流 |
Io2..IoN |
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11）附加輸出的紋波電壓 |
Vo2RIPPLE..VoNRIPPLE | ||
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12）主輸出的精確度 |
Vo1TOL | ||
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13）主輸出的調(diào)整率 |
Vo1REG | ||
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14）估計(jì)效率 |
η | ||
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15）光耦增益 |
GOC |
(推薦GOC=1) | |
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3.2) 選擇所用IRIS 的序列號 |
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序列號 |
額定電壓值（V） |
最大輸出功率（W） |
Rdson（歐姆） |
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IRIS4007（K） |
200 |
30 |
0.4 |
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IRIS4011（K） |
650 |
60 |
3.9 |
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IRIS4013（K） |
650 |
120 |
1.95 |
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IRIS4015（K） |
650 |
180 |
0.9 |
AN1025
使用上表選擇適合應(yīng)用的器件，可根據(jù)下面的提示：DC 輸入最大到200V——選用200V 的器件AC 輸入最大到200V——選用200V 的器件全電壓范圍輸入——選用650V 的器件200-240VAC 輸入——選用650V 的器件{{分頁}}
注：選擇使用達(dá)到或接近它的最大額定功率的器件時(shí)需要一個(gè)很大的散熱器，如果受空間的或空氣流動的限制，應(yīng)降額使用，減小功率約為最大值的一半，例如對于一個(gè)60W 的適配器選用IRIS403（K）比用IRIS4011（K）要好。
3.3）定義IRIS 的工作參數(shù)
現(xiàn)在我們需要對上一步所選擇的IRIS 器件定義一些工作參數(shù)。所需要的參
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數(shù)如下： | ||
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1）最小工作頻率 |
fmin | |
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2）最大占空比 |
Dm | |
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3）并聯(lián)諧振電容值 |
Cres |
（所用值范圍47pf-1nF） |
3.4）設(shè)計(jì)變壓器（T1）
參考AN1024a“應(yīng)用IRIS40xx 系列的反激式變壓器設(shè)計(jì)”，也可訪問網(wǎng)站利用IRIStran.xls 軟件設(shè)計(jì)。
3.5）輸入二極管橋（DB1）利用下面的公式選擇輸入橋：
此處PO 是在3.4)中所計(jì)算的最大輸出功率。
COSϕ是功率因數(shù)，假定為0.6。結(jié)果IINrms 是二極管橋的最小額定電流。
計(jì)算結(jié)果VDCmax 給出了二極管橋的最小額定電壓值，一般地，對于230V 的輸入選用600V，世界通用輸入選用800V。
3.6）輸入濾波電容（C2）
為了計(jì)算輸入濾波電容，我們需要先計(jì)算最小火線電壓時(shí)的直流總線峰值電壓，然后通過計(jì)算放電時(shí)間和電路中的均方根電流，我們能夠計(jì)算出所需的電容值。
放電時(shí)間
這兒我們假定在最壞情況下，電容在從一個(gè)峰值電壓到下一個(gè)相鄰全波整流峰值電壓到來之前必須保持所需的電荷。它比實(shí)際所需要長，但是所給的電容保守值有益于改善電壓紋波。
此處VDCRIPPE 是開始所指定的值它給出了電容值，由3.5)節(jié)計(jì)算的VDCmax 可以獲得額定電壓值。
3.7）輸出整流（D6，D2）
在不連續(xù)反激電源中的輸出整流管要承受很高的峰值和均方根電流。峰值反向電壓是最大輸入電壓和變壓器匝比的函數(shù)。
最小額定電流Isrms 是3.4）節(jié)中所計(jì)算的值。
VDrev 是二極管的最小額定電壓。在反激變換器中大部分的功耗通常來源于輸出整流管，因此對主要的大功率輸出，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用肖特基二極管可以減小導(dǎo)通損耗。輔助繞組和次要的低功率繞組通常可以用非常小的快速開關(guān)二極管，例如1N4148，它的選擇依賴于所計(jì)算的額定電流和電壓。
3.8）輸出電容（C7）
在高峰值電流的不連續(xù)設(shè)計(jì)中，反激電路中的輸出電容要承受很高的均方根和紋波電流，因此需要注意所指定的電容值完全合適以確保不會危及可靠性和壽命。
選擇輸出電容時(shí)有一些重要的因素。它們是：
1）電容容量值2）紋波電流3）低的ESR 4）工作溫度（85
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