單端反激式開(kāi)關(guān)電源-主電路設(shè)計(jì)講解

1、扌商要開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)晶體管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比 率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開(kāi)關(guān)電源一般山脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制、IC 和MOSFET構(gòu)成。本設(shè)計(jì)在大量前人設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源的的基礎(chǔ)上，以反激式電路的框架，用TOP244Y 構(gòu)成12V、2.5A開(kāi)關(guān)電源模塊，通過(guò)整流橋輸出到高頻變壓器一次側(cè)，在二次側(cè)經(jīng)次 級(jí)整流濾波輸出。輸出電壓經(jīng)采樣與TL431穩(wěn)壓管內(nèi)部基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)線 性光偶合器PC817改變TOP244Y的占空比，從而使電路能直流穩(wěn)壓輸出。關(guān)鍵i司開(kāi)關(guān)電源；脈沖寬度調(diào)制控制；高頻變壓器；TOP244YABSTRACT Switching power su

2、pply is the use of modern electronic technology, control switching transistor turn-on and turn-off time ratio of the output voltage to maintain a stable power supply, switching power supply generally by the pulse width modulation (PWM) control JC and MOSFET form.The design of a large number of prede

3、cessors in the switching power supply design based on the flyback circuit to the framework, using TOP244Y constitute a 12V, 2.5A switching power supply module, through the rectifier bridge output to high-frequency transformer primary side, the secondary side by the time level rectifier output. TL431

4、 by sampling the output voltage regulator with an internal reference voltage comparison, after a linear optical coupler PC817 change TOP244Y duty cycle, so the circuit can be DC regulated output.Keyword Switching Power Supply； PWM Control； high frequency transformer： TOP244Y目錄前言31 反激式PWM高頻開(kāi)關(guān)電源的工作原理4

5、1. 1PWM開(kāi)關(guān)電源51.1.1開(kāi)關(guān)電源簡(jiǎn)介51. 1. 2 PWM開(kāi)關(guān)電源原理61. 2反激式變換器81. 2. 1反激變換器的工作原理81. 2. 2反激變換器的工作模式91. 3單相二極管整流橋91. 4緩沖電路（吸收電路）102. TOPSwitch-GX 芯片，112. 1 TOPSwitch-GX 的性能122. 2 TOPSwitch-GX的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳122. 2. 1 TOPSwitch-GX的內(nèi)部結(jié)構(gòu)122. 2. 2TOPSwitch-GX 的引腳功能143. 反激式變換器的高頻變壓器設(shè)計(jì)153. 1開(kāi)關(guān)電源變壓器的繞線技術(shù)163. 1. 1繞組符合安全規(guī)程163.

6、1. 2低漏感的繞制方法173. 1. 3變壓器緊密耦合的繞制方法193. 2確定磁心的尺寸203.3反激式變壓器的設(shè)計(jì)224. 單端反激式開(kāi)關(guān)電源主電路設(shè)計(jì)244. 1單端反激式開(kāi)關(guān)電源主電路介紹254. 2單端反激式開(kāi)關(guān)電源驅(qū)動(dòng)電路介紹265. 設(shè)計(jì)結(jié)果及分析275. 1設(shè)計(jì)輸出電壓及波形285. 2設(shè)計(jì)結(jié)果分析32結(jié)論33致謝34參考文獻(xiàn)34附錄355本課題主要掌握反激式PWM高頻開(kāi)關(guān)電源的工作原理。電源在一個(gè)典型系統(tǒng)中 擔(dān)當(dāng)著非常重要的角色。從某種程度上，可以看成是系統(tǒng)的心臟。電源給系統(tǒng)的電 路捉供持續(xù)的、穩(wěn)定的能量，使系統(tǒng)免受外部的侵?jǐn)_，并防止系統(tǒng)對(duì)其做出傷害。 所以，本課題主要是用

7、TOPSwitch-GX系列是單片開(kāi)關(guān)電源中的TOP244Y設(shè)計(jì)反激 式開(kāi)關(guān)電源從而到平穩(wěn)的直流輸出，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)定的電源輸出。開(kāi)關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開(kāi)關(guān)電源小型化，并使開(kāi)關(guān)電源進(jìn) 入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型 化、輕便化。另外開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源，節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都 具有重要的意義。TOPSwitch-GX系列是單片開(kāi)關(guān)電源第四代產(chǎn)品，最大輸出功率從 75W擴(kuò)展到290W,將開(kāi)關(guān)頻率提高到132KHZ,這有助于減小高頻變壓器及整個(gè)開(kāi) 關(guān)電源的體積。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源的負(fù)載很輕時(shí)，能自動(dòng)將開(kāi)關(guān)頻率從132KHZ降低到 30K

8、Hz,可降低開(kāi)關(guān)損耗，進(jìn)一步提高電源效率。本設(shè)計(jì)要求電源的輸入為電網(wǎng)電壓（市電），經(jīng)濾波后進(jìn)入單相二極管整流橋， 再經(jīng)大電容濾波得到直流高壓，通過(guò)PWM控制，在反激變換器的變壓器二次側(cè)得 到高頻矩形波電壓，再經(jīng)濾波得到平穩(wěn)的直流輸出。而本人主要研究主電路的制作 和繞制高頻變壓器，高頻變壓器采用EE25型磁心，配10引腳的骨架，用直徑為 0.38mm的漆包線繞制。最后以反激電路的框架進(jìn)行主電路的設(shè)汁。1反激式PWM高頻開(kāi)關(guān)電源的工作原理1. 1 PWM開(kāi)關(guān)電源1.1開(kāi)關(guān)電源簡(jiǎn)介電源是各種電子設(shè)備必不可少的組成部分，它的性能好壞直接影響到電子設(shè)備 的技術(shù)指標(biāo)及能否安全可靠地工作。LI前常用的直流穩(wěn)

9、壓電源分為線性電源和開(kāi)關(guān) 電源兩大類。線性穩(wěn)壓電源亦稱審聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)壓性能好，輸出紋波電 壓很小，但它必須使用笨重的工頻變壓器與電網(wǎng)進(jìn)行隔離，并且調(diào)整管的功率損耗 較大，致使電源的體積和重量大、效率低。開(kāi)關(guān)電源被譽(yù)為高效節(jié)能電源，它是利用 現(xiàn)代電力電子技術(shù)，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)通斷的時(shí)間比率來(lái)維持輸出電壓穩(wěn)定的一種電源， 具有體積小、重量輕、功率小、效率高、紋波小、噪聲低、易擴(kuò)容、智能化程度高 等優(yōu)良特性，廣泛應(yīng)用在諸如計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、攝像機(jī)等電子設(shè)備上。它代表著穩(wěn)壓 電源的發(fā)展方向，現(xiàn)已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。U前，開(kāi)關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于以電子計(jì)算機(jī)為主導(dǎo) 的各種終

10、端設(shè)備、通信設(shè)備中。而隨著近些年來(lái)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源技術(shù) 在實(shí)際需要的推動(dòng)下快速的發(fā)展，具體的發(fā)展趨勢(shì)可以總結(jié)為以下兒個(gè)方面：(1) 高頻化開(kāi)關(guān)頻率的提高有利于開(kāi)關(guān)電源的體積減小，重量減輕，動(dòng)態(tài)響應(yīng)得到改善。早期 開(kāi)關(guān)電源的頻率僅為兒千赫茲，隨著電力電子器件及磁性材料性能的不斷改進(jìn)，開(kāi) 關(guān)頻率漸漸地提高。在這個(gè)過(guò)程中，IGBT的出現(xiàn)，使得開(kāi)關(guān)電源的容量不斷增大， 在許多中等容量范圍內(nèi)，迅速取代了晶閘管相控電源。并且，IGBT的開(kāi)關(guān)速度很高， 通態(tài)圧降低。但是，隨著開(kāi)關(guān)頻率的提高，電源的電磁干擾問(wèn)題也變得突出起來(lái)。如 何在提高開(kāi)關(guān)頻率的情況下，最大限度的減少電磁干擾對(duì)電源的影響，是一個(gè)

11、擺在 科研工作者面前的急需解決的問(wèn)題。(2) 非隔離DC/DC技術(shù)近年來(lái)，非隔離DC/DC技術(shù)發(fā)展迅速。它們基本上可以分成兩大類。一類在內(nèi)部 含有功率開(kāi)關(guān)元件，稱DC/DC轉(zhuǎn)換器。另一類不含功率開(kāi)關(guān)，需要外接功率 MOSFET ,稱DC/DC控制器。按照電路功能劃分，有降壓的STEP-DOWN.升壓的BOOST，還有能升降壓的BUCK-BOOST或SEPIC等，以及正壓轉(zhuǎn)成負(fù)壓的 INVERTOR等。其中品種最多，發(fā)展最快的還是降壓的STEP-DOWNo根據(jù)輸出電 流的大小，分為單相、兩相及多相?？刂品绞缴弦訮WM為主，少部分為PFM。目 前一套電子設(shè)備或電子系統(tǒng)山于負(fù)載不同，會(huì)要求電源系統(tǒng)提

12、供多個(gè)電壓擋級(jí)。如臺(tái) 式PC機(jī)就要求有+12V、+5V、+3.3V、- 12 V四種電壓以及待機(jī)的+5 V電壓注 機(jī)板上則需要2.5 V、1.8 V、1.5 V甚至IV等。一套AC/DC中不可能給出這樣多 的電壓輸出，而大多數(shù)低壓供電電流都很大，因此開(kāi)發(fā)了很多非隔離的DC/DCo（3）數(shù)字化高頻開(kāi)關(guān)電源的另一發(fā)展趨勢(shì)是數(shù)字化。過(guò)去在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中，控制部分是 按模擬信號(hào)來(lái)設(shè)計(jì)和工作的。隨著數(shù)字處理技術(shù)的發(fā)展成熟，其優(yōu)點(diǎn)明顯便于計(jì)算 機(jī)處理控制、避免模擬信號(hào)的畸變失真、減小雜散信號(hào)的干擾，提高抗干擾能力、便 于軟件包的調(diào)試和遙感遙測(cè)遙調(diào)，也便于自診斷、容錯(cuò)等技術(shù)的植入等。這類電源 大體上包括

13、兩個(gè)部分，即硬件和軟件。其中，硬件部分包括PWM的邏輯部分、時(shí)鐘、 放大器環(huán)路的模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換以及數(shù)字處理、驅(qū)動(dòng)、同步整流的檢測(cè)和處理等。 而在軟件方面可以通過(guò)DSP或熱待機(jī)狀態(tài)；有效調(diào)整系統(tǒng)工作點(diǎn)，使系統(tǒng)處于最佳 效率工作點(diǎn)。比如艾默生網(wǎng)絡(luò)能源公司的通信電源休眠節(jié)能技術(shù)，就是使電源系統(tǒng)根 據(jù)系統(tǒng)的負(fù)載情況和系統(tǒng)當(dāng)前模塊的工作情況，通過(guò)合理的邏輯判斷和控制,在保證 系統(tǒng)冗余安全的條件下，有選擇的打開(kāi)或休眠部分模塊，使系統(tǒng)工作在最佳效率點(diǎn)， 節(jié)能效率顯著。通過(guò)采用以上節(jié)能方案優(yōu)化通信電源系統(tǒng)設(shè)訃，可將I前業(yè)界在網(wǎng)應(yīng) 用的通信電源的實(shí)際工作效率低載時(shí)提高78個(gè)百分點(diǎn)，高載時(shí)提高34個(gè)百 分點(diǎn)，

14、從而使基站內(nèi)通信電源達(dá)到直接節(jié)能與間接節(jié)能的目的。1. 1. 2 PWM開(kāi)關(guān)電源原理開(kāi)關(guān)電源的典型結(jié)構(gòu)如圖1-1所示，其工作原理是：市電進(jìn)入電源首先經(jīng)整流 和濾波轉(zhuǎn)為高壓直流電，然后通過(guò)開(kāi)關(guān)電路和高頻開(kāi)關(guān)變壓器轉(zhuǎn)為高頻率低壓脈沖， 再經(jīng)過(guò)整流和濾波電路，最終輸出低電壓的直流電源。同時(shí)在輸出部分有一個(gè)電路反 饋給控制電路，通過(guò)控制PWM占空比以達(dá)到輸出電壓穩(wěn)定。輸出圖1-1開(kāi)關(guān)電源的典型結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)電源由以下4部分構(gòu)成：（1）主電路:從交流電網(wǎng)輸入，到直流輸出的主要電路。主要包括輸入電磁干擾 濾波器、輸入整流濾波器、高頻變壓器、功率開(kāi)關(guān)管和輸出整流濾波器。（2）控制電路:包括輸出端取樣電路、反饋電路

15、和脈寬調(diào)制器（或通/斷控制電路）。（3）檢測(cè)及保護(hù)電路:檢測(cè)電路有過(guò)電流檢測(cè)、過(guò)電壓檢測(cè)、欠電壓檢測(cè)、過(guò)熱檢測(cè) 等;保護(hù)電路可分為過(guò)電流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、欠電壓保護(hù)、箝位保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、 自動(dòng)重啟動(dòng)、軟啟動(dòng)、緩啟動(dòng)等多種類型。（4）其他電路:如鋸齒波發(fā)生器、偏置電路、光耦合器等。開(kāi)關(guān)電源就是用通過(guò)電路控制開(kāi)關(guān)管進(jìn)行高速的道通與截止.將直流電轉(zhuǎn)化為 高頻率的交流電提供給變壓器進(jìn)行變壓，從而產(chǎn)生所需要的一組或多組電壓。開(kāi)關(guān) 電源按控制原理來(lái)分類，大致有脈沖寬度調(diào)制式簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制（Pulse WidthModulation ,縮寫為PWM ）式；脈沖頻率調(diào)制方式簡(jiǎn)稱脈頻調(diào)制（Pulse Freque

16、ncy Modulation 寫為PFM）式；混合調(diào)制方式（它屬于PWM和PFM的混 合方式）。其中，脈沖寬度調(diào)制式，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制（Pulse WidthModulation ,縮寫為PWM） 式。其主要特點(diǎn)是固定開(kāi)關(guān)頻率，通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)調(diào)節(jié)占空比，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓LI的。 其核心是脈寬調(diào)制器。開(kāi)關(guān)周期的固定為設(shè)訃濾波電路提供了方便。但是，它的缺點(diǎn) 是受功率開(kāi)關(guān)最小導(dǎo)通時(shí)間的限制，對(duì)輸岀電壓不能作寬范圉調(diào)節(jié);此外，輸出端一般 要接假負(fù)載亦稱預(yù)負(fù)載，以防止空載時(shí)輸出電壓升高。LI前，大多數(shù)的集成開(kāi)關(guān)電 源采用PWM方式。（a）脈寬謂制圖1-2兩種控制方式的調(diào)制波形1. 2反激式變換器1. 2. 1反

17、激變換器的工作原理反激變換器的工作原理見(jiàn)圖1-3。從圖1-3可以看出當(dāng)高壓開(kāi)關(guān)管Q被PWM脈沖 激勵(lì)而導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓便施加到高頻變壓器的原邊繞組N p±, III于變壓T1副邊 整流二極管D1反接，副邊繞組Ns沒(méi)有電流流過(guò)；當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，副邊繞組Ns 上電壓極性顛倒，整流二極管D1被正偏，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通期間儲(chǔ)存在變壓器中的能量便 通過(guò)整流二極管D1向負(fù)載釋放。這種變換器在高壓開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通期間只存儲(chǔ)能量，在 截止期間才向負(fù)載傳遞，高頻變壓器在工作過(guò)程中既是變壓器乂相當(dāng)于一個(gè)儲(chǔ)能用 電感。輸出端加山電感器Lo和兩C。電容組成的一個(gè)低通濾波器，變壓器初級(jí)需有 Cr, Rr和Dr組成的RCD漏

18、感尖峰吸收電路。圖1-3反激變換器的工作原理1. 2. 2反激變換器的工作模式反激變換器有電流斷續(xù)、電流臨界連續(xù)以及電流連續(xù)3種工作模式。在電流斷續(xù) 模式下，導(dǎo)通期間儲(chǔ)存在初級(jí)繞組中的能量，在下一個(gè)周期開(kāi)始前完全傳遞到次級(jí) 和負(fù)載上，當(dāng)次級(jí)電流回零時(shí)與下一個(gè)周期的開(kāi)始之間存在一個(gè)死區(qū)時(shí)間。在電流 臨界連續(xù)模式下，次級(jí)電流回零時(shí)剛好是下一個(gè)周期的開(kāi)始時(shí)刻，是一種無(wú)死區(qū)時(shí) 間的臨界狀態(tài)。在電流連續(xù)模式下，下一個(gè)周期開(kāi)始時(shí)，次級(jí)仍有剩余能量，次級(jí) 電流沒(méi)有回零，反激變換器可工作在不同模式下，但特性不同。1）斷續(xù)模式具有更高的電流峰值，在關(guān)斷期間具有更高的輸出電壓尖峰。線圈的 銅損要大一些，鐵耗也大。

19、連續(xù)模式下輸出電壓尖峰小，因變換器傳遞函數(shù)存在右 半平面零點(diǎn)，只有大幅降低帶寬才能使反饋環(huán)穩(wěn)定。2）斷續(xù)模式下的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)更快，在相同輸出功率下，初級(jí)感抗比連續(xù)模式下 初級(jí)感抗小，使得高頻變壓器體積較小。3）斷續(xù)模式下二極管的反向恢復(fù)時(shí)間不是十分重要，因?yàn)樵谑┘臃聪螂妷褐罢?向電流為零，未出現(xiàn)山二極管反向恢復(fù)引起的振鈴現(xiàn)象，傳導(dǎo)EMI噪聲比較小。4）斷續(xù)模式一般用于負(fù)載變化小的場(chǎng)合。負(fù)載變化大的場(chǎng)合讓變換器在小電流時(shí) 工作并保持?jǐn)嗬m(xù)模式，大電流時(shí)工作并保持連續(xù)模式，以減小電感體積。1. 3單相二極管整流橋如圖1-4所示，VT1和VT4組成一對(duì)橋臂，在“2正半周承受電壓"2,得到觸

20、發(fā)脈 沖即導(dǎo)通，當(dāng)心過(guò)零時(shí)關(guān)斷。VT2和VT3組成另一對(duì)橋臂，在心正半周承受電壓心， 得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)“2過(guò)零時(shí)關(guān)斷。VD不 ZVD,VD不 ZVD2R+Wo圖1-4單相橋式整流電路接電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形1. 4緩沖電路（吸收電路）緩沖電路乂稱吸收電路，如圖1-5所示。其作用是抑制電力電子器件的內(nèi)因過(guò) 壓、du/dt、或者過(guò)電流和di/dt,減小器件的開(kāi)關(guān)損耗。緩沖電路可分為關(guān)斷緩沖電路和開(kāi)通緩沖電路。關(guān)斷緩沖電路乂稱為du/dt抑制電 路，用于吸收器件的關(guān)斷過(guò)電壓和換相過(guò)電壓，抑制du/dt,減小關(guān)斷損耗。開(kāi)通緩 沖電路乂稱為di/dtWJ制電路，用于抑制器件開(kāi)通時(shí)的電流過(guò)沖和di/

21、dt,減小開(kāi)通損耗。另一種分類方法：緩沖電路中儲(chǔ)能元件能量如果消耗在其吸收電阻上，則稱其為 耗能式緩沖電路；如果緩沖電能將其儲(chǔ)能元件的能量回饋給負(fù)載或電源，則稱其為 饋能式緩沖電路，或稱為無(wú)損吸收電路。11圖1-5 di/dt抑制電路和充放電型RCD緩沖電路及波形2- TOPSwitch-GX 芯片2. 1 TOPSwitch-GX 的性能被譽(yù)為“高效節(jié)能”的開(kāi)關(guān)電源(SwitchingModePowerSupply-SMPS)自問(wèn)世以來(lái)， 以其高效率、小體積、低成本等優(yōu)點(diǎn)已在通訊、航天、航空、工業(yè)自動(dòng)化裝置及儀 器儀表等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。美國(guó)動(dòng)力公司(Power Integrations-PI)

22、于二十世紀(jì)90年代中 期推出的新型高頻單片開(kāi)關(guān)電源芯片，更被譽(yù)為“頂級(jí)開(kāi)關(guān)電源”。PI公司繼 TOPSwitch-FX之后新推出的TOPSwitch-GX第四代單片開(kāi)關(guān)電源集成電路，極大地 簡(jiǎn)化了 250 W以下的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)和縮短了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，為新型、高效、低成 本、小體積開(kāi)關(guān)電源的推廣與普及創(chuàng)造了條件。TOPSwitch-GX系列器件主要包括下 列型號(hào):TOP242PTOP244P、TOP242GTOP244G、TOP242YTOP250Y 等共 33 種型號(hào)，它們主要有以下特點(diǎn)：(1)最大輸出功率由FX系列的75 W擴(kuò)展到250W;新增加的線路檢測(cè)端(L)和極限電流設(shè)定端(X),代替

23、了 TOPSwitch-FX的多功能 端(M)的全部控制功能，使用更加靈活方便；(3) 具備軟啟動(dòng)功能，最大限度地降低峰值電壓和電流，減輕了元器件啟動(dòng)時(shí)的負(fù) 擔(dān)；(4) 具有可編程設(shè)定極限電流和輸入電壓欠壓、過(guò)壓檢測(cè)功能；(5) 具有線性限壓檢測(cè)，無(wú)關(guān)斷尖峰干擾；(6) 負(fù)載很輕時(shí)，能自動(dòng)將開(kāi)關(guān)頻率從132kHz降低到30 kHz半頻模式下則由66 kHz降至15 kHz,從而降低開(kāi)關(guān)損耗，進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)換效率【叭2. 2 TOPSwitch-GX的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳2. 2. 1 TOPSwitch-GX 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)TOPSwitch-GX的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，山圖可知，該電路主要山以下兒部分

24、組成：(I) 控制電壓源 控制電壓UC向并聯(lián)調(diào)整器和門驅(qū)動(dòng)級(jí)提供偏置電壓，控制電流IC調(diào)節(jié)占空比；（2）帶隙基準(zhǔn)電壓所有的臨界TOPSwitch內(nèi)部電壓都山一個(gè)溫度補(bǔ)償?shù)膸秴⒖?基準(zhǔn)得出。該參考基準(zhǔn)也產(chǎn)生一個(gè)溫度補(bǔ)償?shù)碾娏髟?，它被微調(diào)在精確設(shè)置的振蕩 頻率和調(diào)節(jié)MOSFET柵級(jí)的驅(qū)動(dòng)電流；（3）振蕩器用于產(chǎn)生脈寬調(diào)制器所需要的鋸齒波、時(shí)鐘信號(hào)及最大占空比信號(hào)；（4）并聯(lián)調(diào)整器/誤差放大器誤差放大器將反饋電壓與5.7V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，輸 出誤差電流Ifb在Re上形成誤差；（5）脈寬調(diào)制器脈沖寬度調(diào)制器提供電壓型控制環(huán)，以驅(qū)動(dòng)輸出級(jí)MOSFET,其 占空比與流入控制腳的電流成反比。該腳在Re兩

25、端產(chǎn)生一個(gè)電壓誤差信號(hào)，經(jīng)RC 濾波后，與內(nèi)部振蕩器鋸齒波相比較，產(chǎn)生一定占空比的波形；（6）H驅(qū)動(dòng)級(jí)和輸岀級(jí)門驅(qū)動(dòng)級(jí)用于驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)管，使之按一定速率導(dǎo)通。 MOSFET管的漏-源擊穿電圧大于700V：（7）過(guò)流保護(hù)電路 過(guò)流比較器的反向輸入端接閥值電壓,同相輸入端接 MOSFET的漏極；（8）具有滯后特性的過(guò)熱保護(hù)電路當(dāng)芯片結(jié)溫大于135°C時(shí)，過(guò)熱保護(hù)電路將關(guān)斷 輸出級(jí)；當(dāng)芯片結(jié)溫低于70°C時(shí)，電路恢復(fù)正常工作，即具有滯后特性；（9）關(guān)斷/自動(dòng)重啟電路一旦調(diào)節(jié)失控，將立即使電路在低占空比下工作，倘若故 障被排除，則自動(dòng)重新啟動(dòng)電源，恢復(fù)正常工作；（10）高壓電流源

26、在啟動(dòng)或滯后調(diào)節(jié)模式下，高壓電流源經(jīng)過(guò)電子開(kāi)關(guān)S給內(nèi)部電 路提供偏置，電源正常工作時(shí)，電子開(kāi)關(guān)S改接內(nèi)部電源，將高壓電流源關(guān)斷；（11）軟啟動(dòng) 軟啟動(dòng)時(shí)間為10ms,以減輕啟動(dòng)時(shí)元器件的負(fù)荷沖擊；（12）輸入過(guò)壓、欠壓檢測(cè)及保護(hù)電路通過(guò)外接電阻器設(shè)定過(guò)圧、欠壓的保護(hù)電壓, 并且可以在電源關(guān)斷時(shí)防止自動(dòng)重啟動(dòng)脈沖的干擾；（13）輕載時(shí)自動(dòng)降低開(kāi)關(guān)頻率 開(kāi)關(guān)頻率及占空比能隨輸出端負(fù)載的降低而自動(dòng)減 少，保證其在輕載時(shí)仍具有很好的調(diào)節(jié)特性；（14）停止邏輯及開(kāi)啟電壓為IV的電壓比較器 通過(guò)改變線路檢測(cè)端流入或流出電 流的大小及方向來(lái)控制開(kāi)關(guān)電源的通、斷狀態(tài)。線路檢測(cè)端內(nèi)部還增加了開(kāi)啟電圧 為IV的電

27、壓比較器，此開(kāi)啟電壓可用于遠(yuǎn)程通斷控制。圖2-1 TOPSwitch-GX芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2. 2. 2TOPSwitch-GX 的引腳功能TOPSwitch-GX的引腳排列如圖22所示，有六個(gè)引出端，分別是控制端C,線路 檢測(cè)端L,極限電流設(shè)定端X,源極S,開(kāi)關(guān)頻率選擇端F,漏極D。山其內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖4可知，該電路主要山控制電壓源、帶隙基準(zhǔn)電壓源、并聯(lián)調(diào)整器/誤差放大器、 脈寬調(diào)制器(PWM)、振蕩器、門驅(qū)動(dòng)級(jí)和輸出級(jí)、過(guò)流保護(hù)電路、過(guò)熱保護(hù)電路、 軟啟動(dòng)電路、關(guān)斷/自啟動(dòng)電路及高壓電流源等部分組成。圖 2-2TOPSwitch-GX 引腳排圖 TOP-220-7C (Y)封裝TOPSwitch

28、-GX的管腳說(shuō)明：漏極(D) :MOSFET管漏極輸出。高壓開(kāi)關(guān)電流源通過(guò)此腳為內(nèi)部提供啟動(dòng)偏置 電流。開(kāi)關(guān)頻率選擇端(F):用于選擇開(kāi)關(guān)頻率的輸入引腳，連接至源極(S)時(shí)為132 kH乙連接至控制端(C)時(shí)為66 kHzo源極（S）:將其連接至輸出MOSFET源極時(shí)可得到咼壓功率回饋。極限電流設(shè)定端（X）:從外部設(shè)定芯片的極限電流。線路檢測(cè)端（L）:此端具有過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)和遠(yuǎn)程通/斷控制功能?？刂贫耍–）:用于調(diào)節(jié)占空比的誤差放大器與電流輸入腳。本次設(shè)計(jì)就是用TOPSwitch-GX系列中的TOP244Y來(lái)制作，圖2-3是基于TOPSwitch-GX的反激式變換器框圖。迭波留TOPSwi

29、KhGX圖2-3基于TOPSwitch-GX的反激式變換器框圖3.反激式變換器的高頻變壓器設(shè)計(jì)3. 1開(kāi)關(guān)電源變壓器的繞線技術(shù)3. 1. 1繞組符合安全規(guī)程磁性元件的設(shè)計(jì)是一個(gè)優(yōu)秀的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。合理的磁性元件電氣和物理 的設(shè)計(jì)對(duì)每一個(gè)開(kāi)關(guān)電源工作的可靠性有極大的影響。已有多部介紹磁性元件原理 和設(shè)計(jì)的著作，而本次是從開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)的角度來(lái)介紹磁性元件的設(shè)計(jì)。 曲于開(kāi)關(guān)電源是磁性元件一個(gè)特定的應(yīng)用場(chǎng)合，所以磁性元件的設(shè)計(jì)過(guò)程可以大大 地簡(jiǎn)化。這樣一來(lái)不需要理解磁性元件設(shè)計(jì)的各個(gè)方面的細(xì)節(jié)，可以最快地完成設(shè) 計(jì)。開(kāi)關(guān)電源變壓器的物理繞線方法是很重要的，它會(huì)使電源性能差別很大。好的繞

30、線方法可以使電源性能變得非常好，反之也可以使電源噪聲很大，性能變差。開(kāi)關(guān) 電源變壓器與50/60HZ的工頻變壓器相比，設(shè)計(jì)要求更為苛刻。變壓器的繞制，主要有三個(gè)方面的因素要考慮：1. 電源是否必須符合所有的安全規(guī)范。2. 繞組之間耦合要好。3. 所有繞組的漏感應(yīng)盡可能小。這些因素有些是相互影響的，所以需要采取折中辦法。如果開(kāi)關(guān)電源的輸入電壓峰值高于40V,就要受到一個(gè)或多個(gè)國(guó)際安全規(guī)程組織所 制訂的規(guī)程約束。這些組織一般互相借鑒對(duì)方的安全規(guī)程，但設(shè)計(jì)者仍要再查看自 己產(chǎn)品所銷往的市場(chǎng)對(duì)這方面的要求。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)是這些標(biāo)準(zhǔn)的主要制 訂者，其標(biāo)準(zhǔn)為所有歐洲共同體的安全規(guī)程組織所釆用。其

31、余的安全規(guī)程組織，如 美國(guó)UL、加拿大標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)(CAS)、和日本的VCCI起努力，在IEC標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ) 上采用統(tǒng)一的安全規(guī)程。這將使同一套標(biāo)準(zhǔn)在全世界范圉都可使用。在每個(gè)國(guó)家， 不同的市場(chǎng)也有不同的標(biāo)準(zhǔn)。市場(chǎng)的不同，也是IEC標(biāo)準(zhǔn)要努力協(xié)調(diào)的一部分。在“離線式”或輸入交流電壓90260V的開(kāi)關(guān)電源中，通常使用的磁心是E-E型磁 心和從E-E型磁心派生出來(lái)的一些磁心。這些磁心都有骨架，這使得它們制造比較 容易。安全規(guī)程組織對(duì)變壓器結(jié)構(gòu)的要求是很明確的。爬電距離或輸入繞組和輸出 繞組表面的距離不能小于4mm。為了滿足這個(gè)要求，變壓器制造者可以在骨架中繞 線區(qū)的兩端放置2mm 的絕緣帶，把繞線繞在邊沿

32、的帶子之間。這些邊沿的帶子在 絕緣的繞組之間總共增加了 4mm的距離。常見(jiàn)的符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的變壓器如圖3-1所 示。導(dǎo)線從骨架中引出的時(shí)候也要繞上絕緣帶，這也是山于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定導(dǎo)線通過(guò)這4mm 空間時(shí)的要求。輸入和輸岀端之間也要有4mm的距離，也就是它們之間的爬電距離 要比這個(gè)大。這可以通過(guò)骨架上輸出端模圧成“固定槽或類似的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。輸入的兩個(gè)極性直流的正負(fù)端，相線與零線之間的爬電距離最少要有3.2mmo表面的電導(dǎo)率隨著它工作時(shí)所處的環(huán)境和平均濕度的長(zhǎng)期影響而變化。上面提到 的爬電距離要隨著應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變。設(shè)計(jì)者一定要參考適用的技術(shù)規(guī)范。額外增加的絕緣帶、絕緣套管和引出端距離使最后的變壓器

33、成品體積更大，成本 也增加。這是由于這些都是手工操作，需要花費(fèi)很多時(shí)間。3. 1. 2低漏感的繞制方法減小繞組漏感有多種方案和繞制技巧可選擇。漏感是指沒(méi)有耦合到磁心或其他繞 組的可測(cè)量的電感量。它的影響就像一個(gè)獨(dú)立的電感串接在繞組的引線上一樣。它 是導(dǎo)致功率開(kāi)關(guān)管漏極或集電極和輸出二極管陽(yáng)極上的尖峰的原因。這是山于它的 磁通無(wú)法被二次繞組所匝鏈。對(duì)于已選定的磁心和計(jì)算好的繞組，可以根據(jù)式（3-1）佔(zhàn)算漏感。L, . =T + （3-1）Ek lOOWj I 心 3 丿式中K一取3&,”一整根繞線線繞在骨架上平均每匝的長(zhǎng)度，單位為in；心一繞組所包含的匝數(shù)；%繞組的寬度，單位為in；7；

34、”一繞線的絕緣厚度，單位為in："制作好的變壓器所有繞組的厚度，單位為in。公式給出了影響繞組漏感的主要因素。變壓器設(shè)計(jì)者能夠控制的主要因素是選擇磁 心中柱長(zhǎng)的磁心。繞組越寬，漏感越小。一次二次耦合的好壞對(duì)一次漏感也有很大 的影響。這點(diǎn)可以從把一次繞組分成兩半，二次繞組夾在中間或交錯(cuò)在中間的繞法 中看出來(lái)。另外一個(gè)比較麻煩的變壓器寄生參數(shù)是線圈的匝間電容，這可以分布在整個(gè)繞組各 個(gè)線圈之間的小電容來(lái)表示。一次輸入電壓較高的變壓器，繞線間的分布電容是一 個(gè)問(wèn)題。特別是離線式或高輸入電壓的開(kāi)關(guān)電源中，這個(gè)問(wèn)題就更突出了。這個(gè)寄 生電容是由于同一繞組鄰近線圈的電位不同而引起的。式（3-2）

35、表示的就是一個(gè)繞 組中兩匝之間存儲(chǔ)的能量，并且這個(gè)公式說(shuō)明了這些電容產(chǎn)生的原因。在開(kāi)工轉(zhuǎn)換 時(shí)，這個(gè)能量就以尖峰的形式釋放。(3-2)stored >1畔)a0.0194V2式中S繞組之間的距離，單位為m：d導(dǎo)線直徑，單位為如果線圈一層接著一層來(lái)回繞，分布電容存儲(chǔ)的能量就很大。最后，線圈間的電 壓差也很大，棋至有可能接近絕緣擊穿電壓。這會(huì)得到很糟的結(jié)果。圖3-2所示的就 是三種不同的繞制方法。a)c)圖3-2減少匝間電容的繞線方法a）宜接繞法b）累進(jìn)式繞法c）分開(kāi)件架的方法（差） （很好）（好）這些減小分布電容的繞制方法可以極大地減小導(dǎo)線間的絕緣壓力，減小了相鄰線圈 間山于絕緣被擊穿而產(chǎn)

36、生電弧的可能性。3. 1. 3變壓器緊密耦合的繞制方法一次與二次，二次與二次繞組的緊密耦合，是變壓器設(shè)計(jì)者最理想的目標(biāo)。1 絞合繞法這種方法是通過(guò)一對(duì)絞合的導(dǎo)線來(lái)增加繞組間的耦合。就是把兩根或更多的導(dǎo)線絞合在一起，然后把它們同時(shí)繞到骨架上。絞得太緊，容易損壞絕緣層。這種方法保證所有的線繞在相鄰近的位置，所有可以提供最好的耦合效果。即使繞組的匝數(shù)不一樣，繞組只有部分是絞合在一起的，這種方法也有助于提高繞組間的耦合因數(shù)。2多線繞組法.這種繞線技術(shù)就是把兩根或多根導(dǎo)線放在一起同時(shí)繞，不過(guò)并沒(méi)有把這些導(dǎo)線絞 合在一起。大部分時(shí)候是把它們緊挨在一起的。變斥恭繞纟II安措方式（交叉繞制當(dāng)然，如果一次電壓峰

37、值高于40V時(shí)，不能用多線繞組或絞合繞組的繞制方法來(lái) 同時(shí)繞一次和二次繞組。輸入電壓低于AC206V時(shí)，安全規(guī)程機(jī)構(gòu)要求一次、二次 繞組之間放三層lmil的聚酯薄膜。這會(huì)破壞這兩個(gè)繞組間的耦合。為了提高一次、 二次繞組之間的耦合，可以把這兩個(gè)繞組交錯(cuò)在一起（見(jiàn)圖3-1）。這種繞法比起只 是簡(jiǎn)單地把二次繞組繞在一次繞組上的繞法，所花的勞動(dòng)量更大。因此，在一次、 二次繞組匝數(shù)比超過(guò)15-20:1時(shí)候，推薦使用這種交錯(cuò)繞法。這就包括輸入電壓為 AC240V或比這高而輸出電壓不高于DC+5V的電源。從圖3-3就可以看出，交叉繞 法在輸入電壓AC480V的離線反激式電路中的效果。1/2-次繞組二次繞組1

38、/2次綏組圖3-3在離線反激式變換器中交叉繞制方法對(duì)波形的影響從這兩張波形圖中，容易看出它們之間的尖峰能量的區(qū)別。通常這些能量消耗在 一次側(cè)的鉗位或吸收電路中。采用上述變壓器繞線技術(shù)，盡管會(huì)增加變壓器的成本，但是效果比較好，可以提 高整個(gè)電源的性能。對(duì)于整個(gè)電源的長(zhǎng)期運(yùn)行來(lái)說(shuō)，可以節(jié)省資金。3. 2確定磁心的尺寸確定磁心的尺寸對(duì)于某個(gè)應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)說(shuō)，選擇磁心尺寸要考慮五個(gè)主要因數(shù)：因素：影響的參數(shù)：輸出功率4.（磁心橫截面積）磁通是雙象限，還是單象限的Ac （磁心橫截面積）輸入電壓九（磁心窗口面積）繞組數(shù)1Aw （磁心窗口面積）繞線方式Aw （磁心窗口面積）每個(gè)制造廠商都用自己不同的方法來(lái)確定磁

39、心尺寸。有些是用圖表的方法，有些 只是簡(jiǎn)單地說(shuō)明在特定的應(yīng)用場(chǎng)合下各種磁心可以傳遞能量，還有些是用含義模糊 的是式子來(lái)說(shuō)明，這些式子釆用不同的工程單位，會(huì)使人困惑。下面介紹估計(jì)初始 磁心尺寸的兩種方法。磁心尺寸選擇方法1根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合，確定功率是在表3的哪個(gè)功率范圍內(nèi)。從符合要求的磁心制造廠商 中，選擇尺寸最接近或稍大一點(diǎn)的磁心。表3輸出功率與大致的磁心尺寸的關(guān)系輸小勸率EMPP環(huán)形 陋心茵仃Dj/ <nni>E-Es GL等礎(chǔ)心C每邊）/ <iiV<5（16）0.5 (1!)<250.80 QD)1.1(30)1.1 <30)l.l ®<1(

40、1)1.5(38)LX（47）2.0 2.4 <60>確磁心尺寸選擇方法2這種方法首先假設(shè)變壓器是單繞組。每增加一個(gè)繞組并考慮安全規(guī)則要求，就需要增加繞線面積和磁心尺寸。它將綜合影響磁心的“窗口利用因數(shù)程 在確定基本的 單繞組電感磁心尺寸時(shí)，可用這個(gè)窗口利用因數(shù)來(lái)調(diào)整。第一步是確定單繞組電感的磁心尺寸。這可以通過(guò)式（3-3）來(lái)求得。叱人(3-3)式中血一次繞組的導(dǎo)線截面積，單位為cir mil或加彳；Bniax工作時(shí)的最大磁通密度，單位為G：f工作頻率；Pout電源的總輸出功率。用MKS （米一千克一秒）制時(shí)，使用下面公式：=0.6 譏仏.（3-4）式中血一次繞組的導(dǎo)線截面積，單位

41、為紉孑；耳和工作時(shí)的最大磁通密度，單位為T：f工作頻率；Pout電源的總輸出功率,單位為Wo接下來(lái)要確定窗口利用因數(shù)，然后計(jì)算總的窗口利用因數(shù)。窗口利用因數(shù)可以 從表3-2中得到。表3-2變壓器窗口利用因數(shù)變壓器惜況窗口利用因數(shù)反激式變壓器1.1一個(gè)二次細(xì)1兩個(gè)或笫個(gè).次繞組臧用耳|編離的二次繞組滿足TL或(5A杯準(zhǔn)滿足1EC標(biāo)準(zhǔn)14法拉第屏蔽1可以利用下面式子把這些獨(dú)立的窗口利用因數(shù)綜合起來(lái)：KjK尼(3-5)最后從下面式子可以得到變壓器磁心的估計(jì)尺寸：叱(3-6)在美國(guó)，結(jié)果是用加°來(lái)表示的，而對(duì)于一個(gè)使用公制的系統(tǒng)是用加1來(lái)表示。這兩 鐘單位制的轉(zhuǎn)換如下：1/n4 =2.402

42、 xl06/«4(3-7a)1/>? =4.162x10_7/774(3-7b)有些磁心制造廠家的數(shù)據(jù)手冊(cè)給出了磁心參數(shù)巴兒，這和上面的汁算公式是一致 的。要選擇最接近或稍大一點(diǎn)的磁心。也可以根據(jù)磁心制造廠家確定磁心尺寸的方法進(jìn)行變壓器設(shè)訃。其實(shí)本階段變壓 器的設(shè)計(jì)只是一個(gè)粗略的估計(jì)。3.3反激式變壓器的設(shè)計(jì)反激式變壓器的1：作與正激式變壓器不同。正激式變壓器兩邊的繞組是同時(shí)流過(guò) 電流的，而反激式變圧器先是通過(guò)一次繞組把能量?jī)?chǔ)存在磁心材料中，一次側(cè)關(guān)斷 后再把能量傳到二次回路。因此，典型的變壓器阻抗折算和一次、二次繞組匝數(shù)比 關(guān)系不能在這里直接使用。這里的主要物理量是電壓、時(shí)間

43、、能量。為了變壓器可 靠工作，就需要有氣隙。剛開(kāi)始，在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)把一次繞組看作是一個(gè)電感器件，滿足1刖孚<3-8)用T<in =d.代到上式中，移項(xiàng)整理后，用以知的電源工作參數(shù)，通過(guò)式（3-9）可 算出一次最大電感(3-9)X川 mmQmax式中6叭最大占空比（通常取0.5）o這個(gè)電感值是在輸入最小工作電壓時(shí)，電源輸出仍能達(dá)到額定輸出電壓所允許選 擇的最大電感值。在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通的每個(gè)周期中，存儲(chǔ)在磁心的能量為；£宀=如斗巴（3-10）要驗(yàn)證變壓器最大連續(xù)輸出的功率能否滿足負(fù)載所需要的最大功率，可以使用下式:(3-11)29磁心制造廠商為氣隙長(zhǎng)度提供了一個(gè)A的參數(shù)。這參數(shù)是

44、電感磁心線上1000匝后 的數(shù)據(jù)。根據(jù)設(shè)計(jì)好的電感值，繞線的匝數(shù)可以用式（3-12）計(jì)算方法確定。（3-12）式中Lpri一次電感量，單位為mH。如果有些特殊的帶有氣隙的磁心材料沒(méi)有提供役的值，可用式（313）。D I(3-13)xt _nap(actital)沖_ 04叫式中/唧氣隙長(zhǎng)度川網(wǎng)代表的是最大的一次電感值，這個(gè)值就是在可以預(yù)計(jì)的最小輸入電壓下，在一 個(gè)周期內(nèi)能把所需能量存儲(chǔ)到磁心的電感值。根據(jù)式（314）,輸出最大功率時(shí)的二次繞組匝數(shù)。(3-14)N _ NpH(Voltl + 卩角辺)(1 _ scc式中卩岡預(yù)計(jì)的輸岀整流器的正向壓降。上式算出來(lái)的結(jié)果應(yīng)該看作是最大的匝數(shù)，因?yàn)樵?/p>

45、數(shù)越多的話，二次電感量也越大, 因此把磁心的能量釋放完需要更長(zhǎng)的時(shí)間。這樣算出來(lái)的結(jié)果往往不是整數(shù)，而很多磁心不支持帶小數(shù)的匝數(shù)，這就要在磁心允許的范圍內(nèi)選取最接近這個(gè)小數(shù)的整 數(shù)。現(xiàn)在考慮二次繞組的安排了。設(shè)計(jì)者可能會(huì)選用自耦變壓器式的二次繞組或隔離 式二次繞組。由于反激式的二次側(cè)是半波整流的，所以非中間抽頭的繞組或全波整 流橋是不能用的（見(jiàn)圖34）。一旦要設(shè)計(jì)的二次繞組的繞法確定后，就要檢查磁心的窗口面積是否能裝下這個(gè)繞組。幣層式多紐壓 ：I m變變壓器圖3-4反激式變壓器二次繞組的安排a）有中間抽頭的二次側(cè)b）相互隔離的二次側(cè)在反激式變換器中，變壓器的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是比較苛刻的。如果設(shè)計(jì)不

46、當(dāng)，會(huì)產(chǎn) 生電壓尖峰，這會(huì)影響半導(dǎo)體器件的可幕工作4.單端反激式開(kāi)關(guān)電源主電路設(shè)計(jì)4. 1單端反激式開(kāi)關(guān)電源主電路介紹本次設(shè)訃是基于前人的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)前人已設(shè)訃好的電路加以修改而制造出來(lái)的，其 電路圖為圖4-1。該電路用了單片開(kāi)關(guān)電源TOP244Y：線性關(guān)耦合器PC817；可調(diào) 式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431共三片集成電路。EMI輸入濾波器部分中，市電經(jīng)過(guò)3.15A的保險(xiǎn)管，再經(jīng)安全電容亦稱“X電容”C9 和大小為22mL的共模扼流圈厶完成一次濾波。然后經(jīng)2A/600V的整流橋（BR）對(duì) 輸入進(jìn)行整流，再通過(guò)由VDZ. 構(gòu)成的緩沖電路進(jìn)一步降低電磁干擾。 其中瞬態(tài)電壓抑制器（P6KE200）和超快恢復(fù)

47、二極管（UF4005）組成初級(jí) 鉗制電路，能吸收泄露電感的能量，將漏極電壓鉗制在安全值。另外，山C?和&構(gòu) 成的RC吸收回路能進(jìn)一步降低電磁干擾。這次的高頻變壓器采用EE25型磁心，配10引腳的骨架要留一點(diǎn)氣隙。初級(jí)繞組 采用00.38mm漆包線繞58匝，次級(jí)繞組用4股？0.38mm漆包線并繞6匝，輔助繞 組用00.38mm漆包線繞2匝。輸出整流濾波電路由C6> 6、Cs和厶2構(gòu)成。把和C?并聯(lián)起來(lái)可降低濾 波電容的等效電感，是用20A/100V的肖特基二極管MBR20100,厶?用3.3“H的 磁珠。而Cd與并聯(lián)在VDJ兩端，能防止“3在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)下產(chǎn)生自激振蕩。C13 為安

48、全電容也稱為“Y電容”，它接在高頻變壓器的初、次級(jí)繞組之間，耐壓值為280V。圖412V30W開(kāi)關(guān)電源模塊的內(nèi)部電路4. 2單端反激式開(kāi)關(guān)電源驅(qū)動(dòng)電路介紹山于此次本人是負(fù)責(zé)主電路部分，所以以下只對(duì)驅(qū)動(dòng)電路作個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。山圖4-1可見(jiàn)，精密光耦反饋電路III PC817和TL431組成。輸出電壓經(jīng)心和心取樣后， 與TL431內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生出的誤差電壓通過(guò)PC817去調(diào)整TOP244Y 的輸出占空比，實(shí)現(xiàn)PWM控制。而C®與他為頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，他用于設(shè)定環(huán)路的 直流增益。”入與(7門是用于組成軟啟動(dòng)電路，避免在啟動(dòng)電源時(shí)發(fā)生過(guò)載現(xiàn)象。在 TOP管L端接大小為2MQ的電阻能實(shí)

49、現(xiàn)過(guò)電壓值為450V (DC),欠電壓值為 100V (DC)的輸入過(guò)電壓/欠電壓保護(hù)。X端的外接電阻&能將TOP244Y極限電流 減小到標(biāo)稱值的85%。電阻&可以在輸入電壓升高時(shí)限制電源的最大輸出功率。5 設(shè)計(jì)結(jié)果及分析5. I設(shè)計(jì)輸出電壓及波形一、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1. 在實(shí)驗(yàn)室上電后，對(duì)成品在85V到220V的電壓范圍內(nèi)進(jìn)行輸岀端空載測(cè)試。分別用萬(wàn)用表測(cè)量整流后的整流電壓與空載輸出電壓，結(jié)果如表5-lo表51空載測(cè)試交流輸入U(xiǎn) (V)整流電壓(V)輸出電壓Uo(V)8512113. 611516013. 514520413. 817524913. 722031313. 92.在實(shí)驗(yàn)

50、室上電后，對(duì)成品在85V到220V的電壓范圍內(nèi)進(jìn)行輸出端負(fù)載為938G 與501G測(cè)試。分別用萬(wàn)用表測(cè)量整流后的整流電壓與負(fù)載輸出電壓，結(jié)果如表5-2 與表5-3。表52負(fù)載為938Q測(cè)試交流輸入U(xiǎn) (V)整流電壓(V)輸出電壓Uo(V)8511911. 611516413. 214520812. 117525112. 522031612. 5表53負(fù)載為501Q測(cè)試交流輸入U(xiǎn) (V)整流電壓(V)輸出電壓Uo(V)8511912.73311516312.914520512.617524712.822031513.3二、輸出波形1. 在空載情況下的各輸出波形，分別如下圖:圖51空載時(shí)一次測(cè)整流

51、濾波電壓波形圖52空載時(shí)變壓器二次測(cè)電壓波形R1S0L STOPl“X08Mbi«! l-MWTiM 2M.0ns CMhOGMs圖5-3空載時(shí)TOP管DS端電壓波形RIGOL STOPg . 13.2U|flr>y» *«gft»>L2gkU 一 乂逵SBua圖54空載時(shí)次級(jí)濾波輸出電壓U。波形2. 在加載情況下的各輸出波形，分別如下圖:圖55加載時(shí)一次測(cè)整流濾波電壓波形圖56加載時(shí)變圧器二次測(cè)電壓波形圖5-7加載時(shí)TOP管DS端電壓波形圖58加載時(shí)次級(jí)濾波輸出電壓"波形395. 2設(shè)計(jì)結(jié)果分析1. 由三個(gè)表格的輸出數(shù)據(jù)可以看出，輸岀電壓基本穩(wěn)定在12V-13V之間，基本上符 合了設(shè)計(jì)的要求12V輸出電壓。2. 從整流橋?yàn)V波輸出值與波形可以看出，其輸岀電壓大小約為血,?？蛰d時(shí)其波形 比負(fù)載時(shí)平，是山于負(fù)載時(shí)，當(dāng)輸入電壓小于輸出電壓時(shí)，二極管不