开关电源设计-课件

开关电源设计B、AC/DC开关电源设计一、AC/DC开关电源常用电路结构1、单端反激式开关电源 当负载为零时(即开路),输出电压U0,这种情况不允许出现,故反激式开关电源输出端必须接一个假电阻负载,如接1个100K电阻。输出电压:2、单端正激式开关电源3、半桥开关电源设计输出电压:,如负载开路,则:4、全桥开关电源当滤波电感L的电流连续时,输出电压为:当负载开路,则输出电压极限值为:5、推换式开关电源当滤波电感L的电流连续时,输出电压为:当负载开路,则输出电压极限值为:二、PWM控制芯片介绍目前AC/DC常用的控制芯片有电压式和电流式两种。1、电压式典型芯片有:TL4942、电流型PWM控制器例一、AC/DC 单路输出15W开关电源设计1、1设计要求 已知条件:输入电压 AC:85265V 输出功率PO=15W 输出电压:7、5V 额定输出电流:2A 输出纹波电压:mV1、2电路结构选择考虑到输出功率较小,主电路可选择单端反激式,为此选择API(Advanced Power Integration)公司的集成控制芯片 TOP202。TOP202主要参数:VDS=700V,DMAX=0、6 ,P=15W30W,FS=100KHZ单端反激式输出切勿开路！1、3高频变压器设计A、计算最大和最小直流输入电压(加到变压器初级):Vmin=1、1Vacmin=1、185=93 VVmax=1、4142Vacmax=1、4142265 =375 VB、输入电流平均值C、输入电流峰值 取1,DMAX取0、6D、输入电流有效值E、计算变压器初级电感量 F、计算变压器原副边匝比计算需明白L值,而L由磁芯型号和尺寸决定、磁芯尺寸Ae可用平均功率估算:选PC40锰锌功率铁氧体磁芯RM8。其饱和磁通密度BS在100下为390mT,有效截面积Ae=64mm2 ,电感系数由初级电感量LP估算原边匝数:考虑实际使用时变压器须加气隙,故单位匝数的电感量将下降,故可取:NP=222=44匝副边实取3匝,则对应原边调整为15、33=46匝G、计算变压器气隙假如气隙1mm,则说明磁芯截面过大;假如气隙、20mm,说明磁芯截面过小。H、变压器磁饱和校验交流磁通产生磁感应强度变化幅值:ac+Bdc=270+13、8=283、8 390mT,故磁芯工作时可不能产生饱和、变压器线径计算原边线径:副边线径:、输入整流桥计算 由于输入整流桥流过的最大峰值电流为、,故选择以上整流桥。、输入滤波电容计算 输入滤波电容一般取输出功率的倍,故取uF/400V1、6、输出滤波电容计算Dmin=Vinmax/实取uF和uF二只电容并联,或用多只小电容并联,以减少、选择0AV以上快恢或肖特基二极管如选IR 公司的肖特基:20TQ045 45V/20A,VFM=0、51V,TO-220AC假如要进一步降低输出整流管上损耗,可选用MOS管作同步整流,或者选用碳化硅肖特基二极管。1、7、输出整流二极管选择 变压器次级峰值电流:、降低开关电源功耗的一些措施n选用低导通电阻的功率管,越小,导通损耗越小、n选用合适的驱动电路,降低主开关管的开通和关断损耗n选用合适的开关频率,开关频率越低,开关管和高频变压器的开关损耗就越小,当n然开关频率应在以上、n输出整流尽量选用肖特基二极管,同时耐压不宜过高、n输出滤波电容尽量多只电容并联,以降低电容器的、n高频变压器的电感量适当加大,以降低流过主回路的峰值电流、从而提高效率、原副边线圈采纳多股线、例二、AC/DC 开关电源用NCP1053设计的4、3V/2A开关电源:例三、DC 数控开关电源设计1、设计任务设计一个输出电压步进可调的数控电压源,并由数码管显示其输出值。具体要求如下:n 输入电压:n 输出电压:220V,调节单位0、1Vn 输出纹波电压:mVn 输出电流:1An 输出电压由数码管显示n “+”、“-”键分别控制输出电压的步进增减n 具有输出过流保护功能、方案一采纳线性稳压器本方案主要由线性可调三端稳压器、单片机、数控电位器等组成,其结构如下图所示:数控电位器选择:这个地方 IR=50A 为使负载开路时,也能使输出电压稳定,输出静态电流必须大于5mA。为此可得:故:当输出=2V时,令,代入上式可得R2值:当输出=20V时,可得:因此=3、75-0、15=3、6由于输出电压要求调节单位为0、1V,故220V需180个调节单位。为此可选只级的数控可调电位器(型号为X9C102,其电阻值为)串联、数控电位器X912主要技术参数:Vcc=5V,Ic=mA,R=k,阻值位置掉电后保存端电压,抽头数,接口方式:按键式按键式3线控制:/CS /INC U/D 阻值L Pulse H 升L Pulse L 降H 不变数控电位器控制接口和单片机口连接,共需-12根信号线。、方案二采纳电路前述方案由一个致命的弱点,就是效率太低,尤其当输出电压为时,其系统效率最低。为了提高系统效率,可采纳开关电路,如用电路实现,其电路结构如下图所示。3、1单片机选择考虑到BUCK电路开关频率需20Khz以上,选用总线频率高、并自身带发生器的单片机较合适。具体选公司的。选其内置振荡器工作方式,频率调至最高,选位,此时频率可达单片机分配:u通道路u输出路u“”、“”按键路u或显示根u共用根3、2驱动电路在本系统中驱动电路起两个作用,一是电平转移,二是功率驱动以降低开关管功率损耗。常用的驱动芯片有、等公司生产,在本电路中可选用公司的。3、3显示LED动态扫描电路中三极管处于开关状态,故:3、4主电路电感设计 为使电流连续,临界电感量为:、输出滤波电容实取电感为u、实取滤波电解电容 E2为 220UF/35V、感谢您的聆听！感谢您的聆听！