多路输出单端反激式开关电源设计

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多路单端反激式开关电源设计

多路单端反激式开关电源设计

多路单端反激式开关电源设计佚名【摘要】A TOP223Y⁃based switching power supply with multi⁃channel output single⁃end flyback AC/DC module was de⁃signed. Peripheral circuits are analyzed by TOP Switch series single⁃chip switching power supply chip and the feedback system composed of TL431 and PC817A. The AC/DC switching power supply whose voltage stabilization adjusting weight is 0.6 and 0.4 with the outputs of +5V/3A and +12V/1A was designed. The experimental results show that the switching power supply has high efficiency,small ripple,high output accuracy and high stability.% 设计了一种基于TOP223Y多路输出单端反激式开关电源。

采用TOP Switch系列三端高频单片开关电源芯片,配合由TL431、PC817A组成的反馈系统对外围电路进行分析。

设计出了一种输出为+5 V/3 A,+12 V/1 A不同稳压调整权重分别为0.6,0.4的AC/DC开关电源。

实验结果表明,该开关电源不但效率高,纹波小,而且输出精度高和稳定性强。

【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2013(000)014【总页数】5页(P162-165,170)【关键词】开关电源;单端反激;高频变压器;双反馈【正文语种】中文【中图分类】TN702-34单片开关电源自问世以来,以其效率高,体积小,集成度高,功能稳定等特点迅速在中小功率精密稳压电源领域占据重要地位。

单端反激式多路开关电源设计

单端反激式多路开关电源设计

单端反激式多路开关电源设计电源为所有的电子电气产品提供必要的能源,它需要持续稳定的输出。

其中在小功率电器中应用最广泛的就是开关电源。

开关电源是电力电子领域研究的重要课题,将电能通过功率变换器,变换为各种满足需求的电能。

它的显著特点便是高效节能,契合了当今社会各行各业环保节能的大环境,因此得到研究人员的高度重视,各实验室都在不断推进对开关电源的研究。

本文对单端反激式多路开关电源进行了深入的研究。

反激式开关电源的优点有:电路结构清晰简洁,能够高效率的提供多路DC输出;能量转换的效率较高,低损耗;变压器匝数比值较小;电压调整率低,电路输出相对稳定。

反激式开关电源也存在一定的问题,如有害的输出噪声以及较大的输出纹波等。

本文分析了造成反激式开关电源输出纹波大的两个主要原因:(1)变压器磁芯尺寸的差异导致变压器电感值的不同,进而引起输出电压纹波较大的变化。

(2)反激变压器参数设计不精准、反馈调节信号响应滞后以及电源主电路设计问题导致输出电压不稳定。

针对变压器磁芯尺寸选择的问题,本文研究了变压器设计的3种计算方法,选取了较为合适的AP法,依据计算出的AP值查表找到最接近的磁芯,使得输出纹波变小。

针对反激变压器参数设计不精准的问题,首先查找变压器磁芯尺寸表得到一些参数,经过相关计算得出变压器其他参数,再根据实际测试结果微调参数,最终使得开关电源产生稳定的输出。

对于反馈调节信号响应滞后的问题,本文设计了双闭环结构,它在常规的电压环控制(即采样输出信号送入主电源芯片调节输出PWM波)基础上增加了电流反馈内环,采样开关管的电流信号后转换为电压信号送至电源芯片控制PWM波。

对于主电路设计的问题,本文采用电源芯片FA13844,它具有低功耗,高效率的特点,设计出的主控电路结构清晰、稳定。

在解决上述问题以后,我们完成了反激式开关电源原理图设计及的PCB制作,焊接了实际电路,以及手工绕制高频变压器。

通过反复修正变压器及电路参数,测试输出电压的纹波、电压调整率及负载调整率,最终完成了单端反激式多路开关电源。

多路输出单端反激式开关电源仿真与设计开题报告

多路输出单端反激式开关电源仿真与设计开题报告

毕业设计(论文)开题报告题目多路输出单端反激式开关电源仿真与设计学生姓名学号院 ( 系 )专业指导教师报告日期2015 年 11 月 24 日题目类别(请在有关项目下作√记号)设计论文其它√题目需要在实验、实习、工程实践和社会调查等社会实践中完成是否□毕业设计(论文)起止时间2015年10月24日起至2016年04月26日(共16周)1.设计的意义及国内外状况1.1 设计的意义开关电源是电力电子设备中不可或缺的部分,与人们的生活、工作有着密不可分的关系。

在工业自动化控制、军工设备、科研设备、发光二极管照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备和半导体制冷制热等领域, 都能看到开关电源产品被广泛应用。

开关电源一般由脉冲宽度调节控制和场效应管构成,利用现代电力电子技术,是控制开关管关断和导通时间的比率,维持稳定输出电压的一种电源。

开关电源的发展方向是高频化。

高频化能使开关电源小型化,并使开关电源在更广泛的领域适用,尤其是能在高新技术领域应用,从而推动高新技术产品的小型化、轻便化。

另外, 开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源和保护环境等方面都具有重要的意义。

现有的稳压电源可分成两大类: 线性稳压电源和开关稳压电源.线性稳压电源是比较早使用的一类直流稳压电源, 其特点是输出电压比输入电压低, 反应速度快, 输出纹波较小, 工作产生的噪声低, 效率较低, 发热量大( 尤其是大功率电源) , 间接地给系统增加了热噪声。

开关稳压电源是一种新颖的稳压电源, 通过改变调整管的导电时间和截止时间的相对长短来改变输出电压的大小。

开关稳压电源具有功耗小、效率高、体积小、质量轻和稳压范围宽等特点。

但开关电源还存在较为严重的开关干扰、输出纹波电压高、瞬变响应较差和电磁干扰等缺点。

这就需要靠技术手段和工艺措施来克服上述缺点。

近年来, 电源技术的飞速发展, 使高效率的开关电源得到了越来越广泛的应用。

1.2 国内外研究现状1955 年, 美国人罗耶发明了自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器, 标志着实现了高频转换控制电路. 1957 年, 美国人查赛发明了自激式推挽晶体管双变压器. 1964 年, 美国科学家们提出了取消工频变压器的串联开关电源的设想,为减小电源的体积和质量开创了一条根本的途径.1969 年, 随着大功率硅晶体管耐压的提高和二极管反向恢复时间的缩短等元器件性能的改善, 终于做成了25kHz的开关电源.开关电源最早起源于上世纪50年代初,美国宇航局以小型化、轻量化、为目标,为搭载火箭开发了开关电源。

一款多路输出单端反激式开关电源的电路设计方案

一款多路输出单端反激式开关电源的电路设计方案

多路输出电源对于电源应用者来讲,一般都希望其所选择的新巨电源产品为“傻瓜型”的,即所选择的电源电压只要负载不超过电源最大值,无论系统的各路负载特性如何变化,而各路电源电压依然精确无误。

仅就这一点来讲,目前绝大多数的多路输出电源是不尽人意的。

为了更进一步说明多路输出电源的特性,首先从图1所示多路输出开关电源框图讲起。

从图1可以看到,真正形成闭环控制的只有主电路Vp,其它Vaux1、Vaux2等辅电路都处在失控之中。

从控制理论可知,只有Vp无论输入、输出如何变动(包括电压变动,负载变动等),在闭环的反馈控制作用下都能保证相当高的精度(一般优于0.5%),也就是说Vp在很大程度上只取决于基准电压和采样比例。

对Vaux1,Vaux2而言,其精度主要依赖以下几个方面:1)T1主变器的匝比,这里主要取决于Np1:Np2或Np1:Np32)辅助电路的负载情况。

3)主电路的负载情况注:如果以上3点设定后,输入电压的变动对辅电路的影响已经很有限了。

图1在以上3点中,作为一个具体的开关电源变换器,主变压器匝比已经设定,所以影响辅助电路输出电压精度最大的因素为主电路和辅电路的负载情况。

在开关电源产品中,有专门的技术指标说明和规范电源的这一特性,即就是交叉负载调整率。

为了更好地讲述这一问题,先将交叉负载调整率的测量和计算方法讲述如下。

电源变换器多路输出交叉负载调整率测量与计算步骤1)测试仪表及设备连接。

2)调节被测电源变换器的输入电压为标称值,合上开关S1、S2…Sn,调节被测电源变换器各路输出电流为额定值,测量第j路的输出电压Uj,用同样的方法测量其它各路输出电压。

3)调节第j路以外的各路输出负载电流为最小值,测量第j路的输出电压ULj。

4)按式(1)计算第j路的交叉负载调整率SIL。

SIL=×100%(1)式中:ΔUj为当其它各路负载电流为最小值时,Uj与该路输出电压ULj之差的绝对值;Uj为各路输出电流为额定值时,第j路的输出电压。

多路输出单端反激电源的设计

多路输出单端反激电源的设计
CHE N Ch e n g,HUANG Hu i ,W ANG J i n - b a o,YAN Yo n g - c h a n g,I X) NG Yu a n - y u a n
( D e p a r t me n t o f E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ,B e i j i n g J i a o t o n g Un i v e r s i t y ,B e i j i n g 1 ( ) ( ) ( ) 4 4 , C h i n a )
t r a n s f o r me r we r e g i v e n . Th e e x p e r i me n t a l r e s u l t s s h o we d t h a t t h e s wi t c h i n g mo d e p o we r s u p p l y b a s e d o n t h i s me t h o d c a n
Ke y wo r d s :s wi t c h i n g mo d e p o we r s u p p l y ;s i n g l e - e n d e d f l y b a c k;d u a l - l o o p c o n t r o l ;h i g h f r e q u e n c y t r a n s f o r me r
研种 开发 l l
多 路 输 出 单 端 反 激 电 源 的 设 计
陈 城, 黄 辉, 王金 宝 , 闰永昶 , 董 圆 圆
( 北京交通 大学 电气工程学院 ,北京 1 0 0 0 4 4 ) 摘要 :设计 了一种基于 U ( 2 8 4 4的多路输 出单端反激 电源, 给 出了该电源的具体设计步骤和详 细的设计参数及 高频 变压 器

毕业答辩PPT多路输出单端反激式开关电源设计

毕业答辩PPT多路输出单端反激式开关电源设计

D10
L7
D11
L8
C25
C26
+5V +12V +24V
-5V +5V
GND GND
-5V +12V
GND GND
-12V +24V
GND
输出整流 滤波电路
R9 R11 R12 R13 TL431
输出反馈 控制电路
R10
输入整流滤波电路:
NTCR FU AC1
VSR
C1
AC2
功率地
短路保护、过 流过压抑制
设计指标:
1.输入:AC185~250V,50Hz 2.输出:+/-5V/0.5A(4路),+/-12V/1A,+24V/1A 3.开关频率:50kHz 4.效率:大于80% 5.输出纹波:100mV以下(峰峰值) 6.输出精度: +/-5V、+/-12V为5%,+24V为10%
设计原理框图:
AC 前置滤波电路
为了改善交叉调整率,反馈电路采用了三路电压反馈设计。 其中电路对+5V电压工作要求较为严格,因此R11中流过的检测 电流占总电流的60%。其他两路各占20%。
反馈电路的工作过程:任何一路电压升高时,流过R10的电 流增大,此时TL431的阴极电压降低,使流过PC817的LED发光 强度增大,光敏三极管电流增大,使R16压降升高,2脚检测电 压升高,进而使占空比减小,最终使输出电压稳定。
C9 根据式:R*C=(10-20)1/f
C7、C9为0.1uF/1kV陶瓷电容
D14
R3
R5
输出整流电路:
D5
前级滤 波器
L2
C13

基于PC817和TL431的多路输出单端反激式开关电源原理及设计

基于PC817和TL431的多路输出单端反激式开关电源原理及设计

本文设计的开关电源将作为智能仪表的电源,最大功率为10 W。

为了减少PCB的数量和智能仪表的体积,要求电源尺寸尽量小并能将电源部分与仪表主控部分做在同一个PCB上。

考虑10W的功率以及小体积的因素,电路选用单端反激电路。

单端反激电路的特点是:电路简单、体积小巧且成本低。

单端反激电路由输入滤波电路、脉宽调制电路、功率传递电路(由开关管和变压器组成)、输出整流滤波电路、误差检测电路(由芯片TL431及周围元件组成)及信号传递电路(由隔离光耦及电阻组成)等组成。

本电源设计成表面贴装的模块电源,其具体参数要求如下:输出最大功率:10W输入交流电压:85~265V输出直流电压/电流:+5V,500mA;+12V,150mA;+24V,100mA纹波电压:≤120mV单端反激式开关电源的控制原理所谓单端是指TOPSwitch-II系列器件只有一个脉冲调制信号功率输出端一漏极D。

反激式则指当功率MOSFET导通时,就将电能储存在高频变压器的初级绕组上,仅当MOSFET关断时,才向次级输送电能,由于开关频率高达100kHz,使得高频变压器能够快速存储、释放能量,经高频整流滤波后即可获得直流连续输出。

这也是反激式电路的基本工作原理。

而反馈回路通过控制TOPSwitch器件控制端的电流来调节占空比,以达到稳压的目的。

TOPSwitch-Ⅱ系列芯片选型及介绍TOPSwitch-Ⅱ系列芯片的漏极(D)与内部功率开关器件MOSFET相连,外部通过负载电感与主电源相连,在启动状态下通过内部开关式高压电源提供内部偏置电流,并设有电流检测。

控制极(C)用于占空比控制的误差放大器和反馈电流的输入引脚,与内部并联稳压器连接,提供正常工作时的内部偏置电流,同时也是提供旁路、自动重起和补偿功能的电容连接点。

源极(S)与高压功率回路的MOSFET的源极相连,兼做初级电路的公共点与参考点。

内部输出极MOSFET的占空比随控制引脚电流的增加而线性下降,控制电压的典型值为5.7 V,极限电压为9 V,控制端最大允许电流为100 mA。

多路输出反激式开关电源设计

多路输出反激式开关电源设计

多路输出反激式开关电源设计多路输出反激式开关电源设计摘要:以UC3844芯片为控制核心,设计并制作了多路输出反激式开关电源。

完成了多路输出反激式开关电源系统设计,完成具体模块电路详细设计,包括EMI 滤波电路、前级保护和整流桥电路、缓冲吸收电路、高频变压器、UC3844的启动与驱动电路、电流检测和过流保护电路等。

合理选择、设计和分配了开关电源各电路参数;设计出电路原理图,根据设计规范制作出PCB,并组装出电源样机,最后对设计的样机进行测试验证。

开关电源样机输出电压稳定性较高,输出电压纹波较小,符合设计规范小于80mV 的要求;样机整体测试结果表明,电源各项指标均符合要求,输出稳定,性能较好。

关键词:开关电源;反激式;UC3844;模块化Design of Multi-output Flyback Switching Power SupplyAbstract: It was designed and produced a set of multiple output fly-back switching power supply, using the chip UC3844 as the control core. The design of the system and specific module circuits was completed. The module circuits include EMI filter circuit, level protection and bridge rectifier circuit, snubber circuit, high frequency transformer, start and drive circuit of UC3844, current sensing and over-current protection circuit. The parameters of switching power supply circuit were chose, designed and distributed reasonably. According to the schematic circuit design and design specifications, we produced the PCB, and assembled the prototype of power supply, also finished the test in the final.The higher stability of the output voltage of the switching power supply prototype, the output voltage ripple is small, meet the design specifications to the requirements of less than 80mV;The prototype of the overall test results show that the power of the indicators are in line with the requirements, output stability, better performance. Keywords:switch power supply;flyback;UC3844;Modular目录1 概述 (1)1.1 课题研究背景与意义 (1)1.2 课题设计内容 (1)2 反激式开关电源系统分析 (1)2.1 反激变换器工作原理分析 (1)2.2 控制电路分析 (3)2.3 系统整体架构 (5)3系统设计 (5)3.1 变压器设计 (5)3.2 控制芯片选择 (10)3.3 控制芯片驱动电路及定时电阻电容计算 (12)3.4 缓冲吸收电路 (16)3.5 前置保护电路 (17)3.6 EMI滤波电路选择与设计 (17)3.7 输入整流滤波电路 (18)3.8 反馈电路设计 (20)3.9电流检测和过流保护电路 (21)3.10 软启动电路 (22)3.11 MOS管瞬态抑制保护电路 (22)4 系统调试 (23)4.1 硬件调试 (23)4.2 空载输出电压波形测量 (23)4.3 纹波测量与分析 (23)5 结束语 (27)参考文献 (28)致谢 (29)附录 (30)附录1 多路输出反激式开关电源原理图 (31)附录2 多路输出反激式开关电源PCB图 (32)附录3 多路输出反激式开关电源系统元器件清单 (33)多路输出反激式开关电源设计1 概述1.1 课题研究背景与意义随着电力电子技术的高速发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而电力电子设备都离不开可靠的电源,其供电一般采用开关电源。

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设计要求本文设计的开关电源将作为智能仪表的电源,最大功率为10 W。

为了减少PCB的数量和智能仪表的体积,要求电源尺寸尽量小并能将电源部分与仪表主控部分做在同一个PCB 上。

考虑10W的功率以及小体积的因素,电路选用单端反激电路。

单端反激电路的特点是:电路简单、体积小巧且成本低。

单端反激电路由输入滤波电路、脉宽调制电路、功率传递电路(由开关管和变压器组成)、输出整流滤波电路、误差检测电路(由芯片TL431及周围元件组成)及信号传递电路(由隔离光耦及电阻组成)等组成。

本电源设计成表面贴装的模块电源,其具体参数要求如下:输出最大功率:10W输入交流电压:85~265V输出直流电压/电流:+5V,500mA;+12V,150mA;+24V,100mA纹波电压:≤120mV单端反激式开关电源的控制原理所谓单端是指TOPSwitch-II系列器件只有一个脉冲调制信号功率输出端一漏极D。

反激式则指当功率MOSFET导通时,就将电能储存在高频变压器的初级绕组上,仅当MOSFET关断时,才向次级输送电能,由于开关频率高达100kHz,使得高频变压器能够快速存储、释放能量,经高频整流滤波后即可获得直流连续输出。

这也是反激式电路的基本工作原理。

而反馈回路通过控制TOPSwitch器件控制端的电流来调节占空比,以达到稳压的目的。

TOPSwitch-Ⅱ系列芯片选型及介绍TOPSwitch-Ⅱ系列芯片的漏极(D)与内部功率开关器件MOSFET相连,外部通过负载电感与主电源相连,在启动状态下通过内部开关式高压电源提供内部偏置电流,并设有电流检测。

控制极(C)用于占空比控制的误差放大器和反馈电流的输入引脚,与内部并联稳压器连接,提供正常工作时的内部偏置电流,同时也是提供旁路、自动重起和补偿功能的电容连接点。

源极(S)与高压功率回路的MOSFET的源极相连,兼做初级电路的公共点与参考点。

内部输出极MOSFET的占空比随控制引脚电流的增加而线性下降,控制电压的典型值为5.7 V,极限电压为9 V,控制端最大允许电流为100 mA。

在设计时还对阈值电压采取了温度补偿措施,以消除因漏源导通电阻随温度变化而引起的漏极电流变化。

当芯片结温大于135℃时,过热保护电路就输出高电平,关断输出极。

此时控制电压Vc进入滞后调节模式,Vc端波形也变成幅度为4.7V~5.7V的锯齿波.若要重新启动电路,需断电后再接通电路开关,或者将Vc降至3.3V以下,再利用上电复位电路将内部触发器置零,使MOSFET恢复正常工作。

采用TOPSwitch-Ⅱ系列设计单片开关电源时所需外接元器件少,而且器件对电路板布局以及输入总线瞬变的敏感性大大减少,故设计十分方便,性能稳定,性价比更高。

对于芯片的选择主要考虑输入电压和功率。

由设计要求可知,输入电压为宽范围输入,输出功率不大于10W,故选择TOP222G。

电路设计本开关电源的原理图如图1所示。

电源主电路为反激式,C1、L1、C2,接在交流电源进线端,用于滤除电网干扰,C5接在高压和地之间,用于滤除高频变压器初、次级后和电容产生的共模干扰,在国际标准中被称为"Y电容"。

C1跟C5都称作安全电容,但C1专门滤除电网线之间的串模干扰,被称为"X 电容"。

为承受可能从电网线窜入的电击,可在交流端并联一个标称电压u1mA为275V的压敏电阻VSR。

鉴于在功率MOSFET关断的瞬间,高频变压器的漏感产生尖峰电压UL,另外,在原边上会产生感应反向电动势UOR,二者叠加在直流输入电压上。

典型的情况下,交流输入电压经整流桥整流后,其最高电压UImax=380V,UL≈165V,UOR=135V,贝UOR+UL+UOR≈680V。

这就要求功率MOSFET至少能承受700V的高压,同时还必须在漏极增加钳位电路,用以吸收尖峰电压,保护TOP222G中的功率MOSFET。

本电源的钳位电路由D2、D3组成。

其中D2为瞬态电压抑制器(TVS)P6KE200,D3为超快恢复二极管UF4005。

当MOSFET导通时,原边电压上端为正,下端为负,使得D3截止,钳位电路不起作用。

在MOSFET截止瞬间,原边电压变为下端为正,上端为负,此时D1导通,电压被限制在200V左右。

输出环节设计以+5V输出环节为例,次级线圈上的高频电压经过UF5401型100V/3A的超快恢复二极管D7,由于+5V输出功率相对较大,于是增加了后级LC滤波器,以减少输出纹波电压。

滤波电感L2选用被称作"磁珠"的3.3μH穿心电感,可滤除D7在反向恢复过程中产生的开关噪声。

对于其他两路输出,只需在输出端分别加上滤波电容。

其中R3、R4分别为输出的假负载,它们能降低各自输出端的空载和轻载电压。

反馈环节设计反馈同路主要由PC817和TL431及若干电容、电阻构成。

其中U2为TL431,它为可调试精密并联稳压器,利用电阻R5、R6分压获得基准电压值。

通过调节R5、R6的值可以调节输出电压的稳压值。

C8为TL431的频率补偿电容,可以提高TL43l的瞬态频率响应。

C7为软启动电容,取C7=22μF时可增加4ms的软启动时间,在加上TOP222G本身已有的10ms软启动时间,则总共为14ms。

U3为PC817型线性光耦合器,其电流传输比(CTR)范围为80%~160%,,能够较好地满足反馈回路的设计要求,而目前国内常用的4N25、4N26属于非线性光耦合器,不宜采用。

反馈绕组上产生的电压经D4、C9整流滤波,获得非隔离式+12V输出,为PC817接收管的集电极供电。

由于反馈绕组输出电流较小,次级采用D4硅高速开关管1N4148。

光耦PC817能将+5V输出与电网隔离,其发射极电流送至TOP222G的控制端,用来调节占空比。

C3为控制端旁路电容,它能对控制回路进行补偿并设定自动重启频率。

当C3=47μF 时,自动重启频率为1.2Hz,即每隔0.83s检测一次调节失控故障是否已经被排除,若确认已被排除,就自动重启开关电源恢复正常工作。

R2为PC817中LED的外部限流电阻。

实际上除了限流保护作用外,他对控制回路的增益也具有重要影响。

当R2改变时,会依次影响到下列参数值:IF→IC→D→UO,也就相当于改变了控制回路的电流放大倍数。

下面简要分析一下反馈回路实现稳压的工作原理。

当输出电压UO发生波动且变化量为UO时,通过取样电阻R5、R6分压后,就使TL431的输出电压UK也产生相应的变化,进而使PC817中LED的工作电流IF改变,最后通过控制端电流IC的变化量来调节占空比D,使UO产生相反的变化,从而抵消UO的波动。

上述稳压过程可归纳为:UO ↑→UK ↓→IF ↑→IC ↑→D ↓→UO↓→最终使UO不变。

其余各路输出未加反馈,输出电压均由高频变压器的匝数来确定。

变压器设计变压器的设计是整个电源设计的关键,它的好坏直接影响电源性能。

磁芯及骨架的确定由于本文选用漆包线绕制,而且EE型磁芯的价格低廉,磁损耗低且适应性强,故选择EE22,其磁芯长度A=22mm。

从厂家提供的磁芯产品手册中可查得磁芯有效横截面积SJ=0.41cm2,有效磁路长度1=3.96cm,磁芯等效电感AL=2.4μH/匝2,骨架宽度b=8.43mm。

确定最大占空比Dmax根据公式:其中,UOR=135V,直流输入最小电压值UImin=90V,MOSFET的漏-源导通电压UDS(ON)=10V,代入上式得:Dmax=64.3%,接近典型值67%。

Dmax随着输入电压的升高而减小。

计算初级线圈中的电流输入电流的平均值IAVG为初级峰值电流IP为:其中,KRP为初级纹波电流IR与初级峰值电流IP的比值,当电压为宽范围输入时,可取0.9。

将Dmax=64.3%代入得,IP=0.518A。

确定初级绕组电感LP其中,损耗分配系数Z=0.5,IP=0.518A,KRP=0.4,PO=10W,代入得:LP≈1265μH。

确定绕组绕制方法并计算各绕组的匝数初级绕组的匝数NP可以通过下式计算:其中,磁芯截面积SJ=0.41cm2,磁芯最大磁通密度BM=60,IP=0.518A,LP≈1265μH,代入可得NP=26.6,实取30匝。

次级绕组采用堆叠式绕法,这也是变压器生产厂家经常采用的方法,其特点是由5V绕组给12V绕组提供部分匝数,而24V绕组中则包含了5V、12V的绕组和新增加的匝数。

堆叠式绕法技术先进,不仅可以节省导线,减小线圈体积,还可以增加绕组之间的互感量,加强耦合程度。

以本电源为例,当5V输出满载而12V和24V输出轻载时,由于5V绕组兼作12V、24V绕组的一部分,因此能减小这些绕组的漏感,可以避免因漏感使12V、24V输出电路中的滤波电容被尖峰电压充电到峰值,即产生所谓的峰值充电效应,从而引起输出电压不稳定。

这里将5V绕组作为次级的始端。

对于多输出高频变压器,各输出绕组的匝数可以取相同的每伏匝数。

每伏匝数nO可以由下式确定:其单位是匝/VO将NS取5匝,UO1=5V,UF1=0.4V(肖特基整流管导通压降)代入上式得到nO=0.925匝/V。

对于24V输出,已知UO2=24V,UF2=0.4V,则该路输出绕组匝数为NS2=0.925 匝/V×(24V十0.4V)=22.57匝,实取22匝。

对于12V输出,已知UO3=12V,UF2=0.4V,则该路输出绕组匝数为NS2=0.925匝/V ×(12V+0.4V)=11.47匝,实取11匝。

对于反馈绕组,已知UF=12V,UF3=0.7V(硅快速恢复整流二极管导通压降),则该路输出绕组匝数为NS2=0.925匝/V×(12V+0.4V)=11.47匝,实取11匝。

确定初/次级导线的内径首先根据初级层数d、骨架宽度b和安全边距M,利用下式计算有效骨架宽度bE(单位是mm):bE=d(b-2M) (7)将d=2,b=8.43mm,M=0代入上式可得bE=16.86mm。

利用下式计算初级导线的外径(带绝缘层)DPM:DPM=bE/NP (8)将bE=16.86mm,NP=78匝代人得DPM=0.31mm,扣除漆皮厚度,裸导线内径DPM=0.26mm。

与直径0.26mm接近的公制线规为0.28mm,比0.26mm略粗完全可以满足要求,而0.25mm的公制线规稍细,不宜选用。

而次级绕组选用与初级相同的导线,根据电流的大小,采用多股并绕的方法绕制。

试验数据该开关电源的输人特性数据见表1,在u=85~245V的宽范围内变化时,主路输出UO1=5V(负载为65Ω)的电压调整率SV=±0.2%,输出纹波电压最大值约为67mV;辅助输出UO2=24V(负载为250Ω),输出纹波电压最大值约为98mV;辅助输出UO3=12V(负载为100Q),输出纹波电压最大值约为84mV。

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