第8章_反激式電源原理設(shè)計(jì)

1、反激式變換電路n其主要特點(diǎn)是： 電路簡(jiǎn)單、能夠提供多路數(shù)出；但其紋波很大、必須在電路上加一LC濾波。n反激式電源一般用在手機(jī)充電器、筆記本適配器及手持式電動(dòng)玩具中，也就是說大部分在150W以內(nèi)的電源中廣泛應(yīng)用。n其原理圖見下圖：原理圖輸入部分電路圖輸入部分的組成n輸入部分主要由下列幾部分組成：1）保險(xiǎn)絲F1（3A/250V）、熱敏電阻N1（5D-9）、壓敏電阻ZN1（7D471K）、共模電感L1（22mH/2A）、整流二極管BD1BD4（1N5399）和C6（47U/400V）組成。n主要示意圖見上圖反激拓?fù)漭斎腚娐吩O(shè)計(jì)說明n輸入整流器： 在選擇整流器是應(yīng)注意下面一些重要參數(shù)：1）最大正向整流

2、電流：它主要由輸出功率決定，所以整流二極管的穩(wěn)態(tài)電流容量至少應(yīng)是計(jì)算值的2倍。2）峰值反向截止電壓：由于整流器處在高電壓的環(huán)境中，它必須有較高的反向截止電壓，一般應(yīng)為600V以上。3）能承受較高的浪涌電流能力：浪涌電流是由開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)的峰值電流所產(chǎn)生的。反激拓?fù)漭斎腚娐吩O(shè)計(jì)0 正確的選擇電容很重要，它影響輸出端的低頻紋波和輸出電壓保持時(shí)間這兩個(gè)參數(shù)。 計(jì)算濾波電容的公式如下： C=It /V這里的C：電容值（F）； I：負(fù)載電流（A）； t：電容提供電流的時(shí)間（s）； V：允許的紋波電壓（V）。 反激拓?fù)漭斎腚娐吩O(shè)計(jì)1這里也給出與上面公式不一樣求C值的公式： 按經(jīng)驗(yàn)值：C=（400600）Id

3、c（單位：uF） 這里的Idc:輸入直流的峰值一般很多人默認(rèn)為Ip不過大部分工程師還是采用課本p37頁的電容選取方法： 510W 4.710UF 1050W 23UF/W 50100W 2.53.5UF/W 大于100W 取2UF/W安規(guī)器件的要求安規(guī)器件的要求X、Y電容電容n用于AC/DC一次側(cè)的X、Y電容必須是安規(guī)電容，必須有歐洲和UL認(rèn)證；nX、Y電容必須滿足使用的電壓要求；nX、Y電容必須滿足溫度要求；安規(guī)器件的要求安規(guī)器件的要求X、Y電容電容nY電容的等級(jí)分類安規(guī)電容額定電壓沖擊電壓Y1250V8.0KVY2150V150V 250V/Y42.5KV4.0KV4.0KV高峰值脈沖電壓

4、X22.52.5KVKV普通X31.21.2KVKV普通反激拓?fù)漭斎腚娐吩O(shè)計(jì)2n對(duì)于小電源來說安規(guī)電容很有講究的。一般是不超過國標(biāo)為依據(jù)。也就是有漏電流的限制，一般經(jīng)驗(yàn)是一個(gè)472/250VAC大概為1.5mA的漏電流。n放電電阻的設(shè)計(jì)： R=t/2.21C這里的，t：交流的電源的頻率，在50Hz時(shí)為2ms； C：與電阻并聯(lián)的電容的值，取國際單位。輸入保護(hù)器件n浪涌電流： 浪涌電流主要由紋波電容充電引起的，在開關(guān)管開始導(dǎo)通的瞬間，電容對(duì)交流呈現(xiàn)很低的阻抗，就是電容的ESR值，如不采取一些措施，浪涌電流可能到幾百安培。 通常采用負(fù)溫度系數(shù)（NTC）的熱敏電阻以增加阻抗，把浪涌電流減小到安全值。它

5、主要特性是溫度上升，阻抗下降。n輸入瞬間電壓保護(hù)：電源的核心部分設(shè)計(jì)1n它主要由KA3844與周圍的元器件組成，IC資料已在前面幾章節(jié)有說明。這里重點(diǎn)是計(jì)算其周圍元器件，具體詳細(xì)部分請(qǐng)看下面的原理圖。n啟動(dòng)電阻： 當(dāng)電源的VCC小于16V時(shí)，3844整個(gè)電路消耗的電流為1mA，再考慮外圍元件的消耗約為0.8mA，所以啟動(dòng)消耗的電流為： Io=1+0.8=1.8mA啟動(dòng)電阻：R=（Vinmin-Vcc）/Io這里的，Vinmin：輸入最小的直流電壓，V； Vcc：3844啟動(dòng)的最小電壓，這里為18V；功耗：P=Io2R（功率盡量取大一點(diǎn)）PWM控制部分原理電源的核心部分設(shè)計(jì)2n啟動(dòng)電容： 在啟動(dòng)

6、完成后，3844所消耗的能量將隨著MOS管的驅(qū)動(dòng)增加至100mA左右，該能量由啟動(dòng)電容上儲(chǔ)存的能量來提供，這時(shí)電容上的電壓會(huì)發(fā)生跌落，當(dāng)電容電壓跌落到10V以上，3844仍能工作，輔助繞組實(shí)現(xiàn)自饋電的時(shí)間由Ton來決定： C=（IoTon）/ Vcc這里的，Io：應(yīng)為MOS管的消耗電流100mA； Vcc：電源的跌落電壓，VCC-10V； Ton：電源的開通時(shí)間；n此部分的其他元器件設(shè)計(jì)已在上面章節(jié)說明功率開關(guān)管的選擇n小功率的開關(guān)管的可靠性決定了整個(gè)電源的穩(wěn)定性。一般MOS管的選擇主要是Vds和Ids這兩參數(shù)可以決定一個(gè)開關(guān)電源的性能nVds一般取輸入電壓（直流）的1.52倍，同時(shí)還要留有足

7、夠的余量，否則尖峰電壓最易使MOS管擊穿；nIds選擇也至關(guān)重要，一般取Ip值的35倍。在有條件的情況下盡量取大一點(diǎn)。n同時(shí)還要考慮MOS管的一些重要參數(shù)，例如Ciss、Coss、Tr等，看下圖K2645的參數(shù)。K2645參數(shù)電源的緩沖保護(hù)部分n此部分電路主要由C7、R2和D1組成：緩沖保護(hù)電路設(shè)計(jì)1n此部分電路主要用于限制高頻變壓器漏感引起的尖峰電壓，它產(chǎn)生在MOS管由飽和轉(zhuǎn)向關(guān)斷的過程中，漏感中的能量通過D向C充電，C上的電壓可能沖到反電動(dòng)勢(shì)與漏感電壓的疊加值，即：Vrest+ Vpp。n放電電容： C的作用則是將該部分的能量吸收掉，其容量由下式?jīng)Q定： C=（LeIsc2）/（ Vrest

8、+ Vpp ）2- Vrest2這里的， Le：漏感，單端反激一般為40100uH，低于40uH可不考慮，一般取50uH計(jì)算； Vrest：反電動(dòng)勢(shì)，其值為120V；Vpp：漏感電動(dòng)勢(shì)的峰值，其值約為100V； Isc：短路保護(hù)時(shí)變壓器初級(jí)線圈流過的最大電流。緩沖保護(hù)電路設(shè)計(jì)2n放電電阻： 在變壓器下半周期由截至變?yōu)閷?dǎo)通時(shí)，C上的能量經(jīng)R來釋放，直到C上的電壓降到下次MOS管關(guān)斷之前的反電動(dòng)勢(shì)Vrest，在放電的過程中，漏感電動(dòng)勢(shì)Vpp是不變的，通過放電常數(shù)R、C和變壓器關(guān)斷時(shí)間的關(guān)系，可以求得R的值，可以按周期T的63%計(jì)算： RC=0.63T（ Vrest+ Vpp ）/ Vpp這里的，T

9、=1/f f：為變壓器的工作頻率。所以：R=0.63 （ Vrest+ Vpp ）/ （Vpp f C）其功耗為：P= LeIsc2f/2 由于D和C上都有能量消耗，而且放電時(shí)間可能要短，所以該電阻的實(shí)際功耗可按計(jì)算值的一半考慮。 P（實(shí)際）=P（計(jì)算值）/2開關(guān)的反饋調(diào)整電路原理n反饋電路一般由光電耦合器組成，完成的主要作用是隔離和控制輸出回路，使之更穩(wěn)定和可靠。n本電路采用電壓環(huán)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定，選用PC817作為輸出采樣、反饋信號(hào)、輸出驅(qū)動(dòng)，一方面起隔離作用，另一方面光耦的發(fā)光二極管是電流時(shí)電流驅(qū)動(dòng)器件，可以形成電流環(huán)路的傳輸形式，同時(shí)是低阻抗的，對(duì)噪聲不敏感?？梢蕴岣呖煽垢蓴_能力，同時(shí)對(duì)電磁干擾也有抑制作用。開關(guān)反饋調(diào)整電路開關(guān)的反饋調(diào)整電路圖解說明n此電路中的R11主要起分流作用，保護(hù)光耦中的發(fā)光二極管；nR12和C12主要起補(bǔ)償作用，補(bǔ)償溫度不穩(wěn)定和漂移。輸出濾波電感設(shè)計(jì)n首先要選好的磁芯，可使用鉬鎳合金材料的磁環(huán)，也可使用鐵氧體材料制作；n最小輸出電感： Lin=（Vinmax-Vout）Ton（est）/1.4Iout（min）這里的：Iout（