多路單端反激式開關(guān)電源設(shè)計
3.3 鉗位保護電路
當(dāng)功率開關(guān)關(guān)斷時,由于漏感的影響,高頻變壓器的初級繞組上會產(chǎn)生反射電壓和尖峰電壓,這些電壓會直接施加在TOPSwitch芯片的漏極上,不加保護極容易使功率開關(guān)MOSFET燒壞。加入由R1、C2和VD1組成經(jīng)典的RCD鉗位保護電路,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)計時合理、正確地選擇磁芯材料、參數(shù)、結(jié)構(gòu),對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。在開關(guān)管導(dǎo)通時只儲存能量,而在截止時向負(fù)載傳遞能量。因為開關(guān)頻率為100kHz屬于比較高的類型,所以選擇材料時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)計算出的Ae考慮到閾量,查閱磁芯手冊,選取EE2825,其磁芯長度A=28 mm,有效截面積SJ=0.8 69 cm2,有效磁路長度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,次級反射到初級的反射電壓VoR取135 V,查閱TOP223Y數(shù)據(jù)手冊知MOSFET導(dǎo)通時的漏極至源極的電壓VDS=10 V,則:

(2)設(shè)置KRP。KRP=IR/IP,其中IR為初級紋波電流;IP為初級峰值電流;KRP用以表征開關(guān)電源的工作模式(連續(xù)、非連續(xù))。連續(xù)模式時KRP小于1,非連續(xù)模式KRP大于1。對于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,KRP=0.4;當(dāng)電網(wǎng)輸入電壓為230 VAC時,取KRP=0.6。當(dāng)選取的KRP較小時,可以選用小功率的功率開關(guān),但高頻變壓器體積相對要大,反之,當(dāng)選取的KRP較大時,高頻變壓器體積相對較小,但需要較大功率的功率開關(guān)。對于KRP的選取需要根據(jù)實際不斷調(diào)整取最佳。
(3)初級線圈的電流
初級平均輸入電流值(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。
(4)變壓器初級電感

(5)氣隙長度

Lg>0.051 mm,參數(shù)合適,μy為常數(shù)4π×10-7H/m。
3.4.3 初級次級繞組匝數(shù)
當(dāng)電網(wǎng)電壓為230 V和通用輸入220 V時: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。將次級繞組的高頻方波電壓轉(zhuǎn)變成脈動的直流電壓,再通過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,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。
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