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一款多路輸出單端反激式開關(guān)電源的電路設(shè)計方案

作者: 時間:2014-01-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
,由于+5V輸出功率相對較大,于是增加了后級LC 濾波器,以減少輸出紋波電壓。濾波電感L2選用被稱作“磁珠”的3.3μH穿心電感,可濾除D7在反向恢復過程中產(chǎn)生的開關(guān)噪聲。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/226697.htm

對于其他兩路輸出,只需在輸出端分別加上濾波電容。其中R3、R4分別為輸出的假負載,它們能降低各自輸出端的空載和輕載電壓。

反饋環(huán)節(jié)設(shè)計

反饋同路主要由PC817和TL431及若干電容、電阻構(gòu)成。其中U2為TL431,它為可調(diào)試精密并聯(lián)穩(wěn)壓器,利用電阻R5、R6分壓獲得基準電壓值。通過調(diào)節(jié)R5、R6的值可以調(diào)節(jié)輸出電壓的穩(wěn)壓值。C8為TL431的頻率補償電容,可以提高TL43l的瞬態(tài)頻率響應(yīng)。C7為軟啟動電容,取C7=22μF時可增加4ms的軟啟動時間,在加上TOP222G本身已有的10ms軟啟動時間,則總共為14ms。

U3為PC817型線性光耦合器,其電流傳輸比(CTR)范圍為80%~160%,,能夠較好地滿足反饋回路的設(shè)計要求,而目前國內(nèi)常用的4N25、 4N26屬于非線性光耦合器,不宜采用。反饋繞組上產(chǎn)生的電壓經(jīng)D4、C9整流濾波,獲得非隔離式+12V輸出,為PC817接收管的集電極供電。由于反饋繞組輸出電流較小,次級采用D4硅高速開關(guān)管1N4148。光耦PC817能將+5V輸出與電網(wǎng)隔離,其發(fā)射極電流送至TOP222G的控制端,用來調(diào)節(jié)占空比。

C3為控制端旁路電容,它能對控制回路進行補償并設(shè)定自動重啟頻率。當C3=47μF時,自動重啟頻率為1.2Hz,即每隔0.83s檢測一次調(diào)節(jié)失控故障是否已經(jīng)被排除,若確認已被排除,就自動重啟恢復正常工作。

R2為PC817中LED的外部限流電阻。實際上除了限流保護作用外,他對控制回路的增益也具有重要影響。當R2改變時,會依次影響到下列參數(shù)值:IF→IC→D→UO,也就相當于改變了控制回路的電流放大倍數(shù)。

下面簡要分析一下反饋回路實現(xiàn)穩(wěn)壓的工作原理。當輸出電壓UO發(fā)生波動且變化量為UO時,通過取樣電阻R5、R6分壓后,就使TL431的輸出電壓UK 也產(chǎn)生相應(yīng)的變化,進而使PC817中LED的工作電流IF改變,最后通過控制端電流IC的變化量來調(diào)節(jié)占空比D,使UO產(chǎn)生相反的變化,從而抵消UO的波動。上述穩(wěn)壓過程可歸納為:

UO ↑→UK ↓→IF ↑→IC ↑→D ↓→UO↓→最終使UO不變。

其余各路輸出未加反饋,輸出電壓均由高頻變壓器的匝數(shù)來確定。變壓器設(shè)計

變壓器的設(shè)計是整個電源設(shè)計的關(guān)鍵,它的好壞直接影響電源性能。

磁芯及骨架的確定

由于本文選用漆包線繞制,而且EE型磁芯的價格低廉,磁損耗低且適應(yīng)性強,故選擇EE22,其磁芯長度A=22mm。從廠家提供的磁芯產(chǎn)品手冊中可查得磁芯有效橫截面積SJ=0.41cm2,有效磁路長度1=3.96cm,磁芯等效電感AL=2.4μH/匝2,骨架寬度b=8.43mm。

確定最大占空比Dmax

根據(jù)公式:

一款多路輸出單端反激式開關(guān)電源的電路設(shè)計方案

其中,UOR=135V,直流輸入最小電壓值UImin=90V,MOSFET的漏-源導通電壓UDS(ON)=10V,代入上式得:Dmax=64.3%,接近典型值67%。Dmax隨著輸入電壓的升高而減小。

計算初級線圈中的電流

輸入電流的平均值IAVG為:

一款多路輸出單端反激式開關(guān)電源的電路設(shè)計方案

初級峰值電流IP為:

一款多路輸出單端反激式開關(guān)電源的電路設(shè)計方案

其中,KRP為初級紋波電流IR與初級峰值電流IP的比值,當電壓為寬范圍輸入時,可取0.9。將Dmax=64.3%代入得,IP=0.518A。

次級繞組采用堆疊式繞法,這也是變壓器生產(chǎn)廠家經(jīng)常采用的方法,其特點是由5V繞組給12V繞組提供部分匝數(shù),而24V繞組中則包含了5V、12V的繞組和新增加的匝數(shù)。堆疊式繞法技術(shù)先進,不僅可以節(jié)省導線,減小線圈體積,還可以增加繞組之間的互感量,加強耦合程度。以本電源為例,當5V輸出滿載而12V 和24V輸出輕載時,由于5V繞組兼作12V、24V繞組的一部分,因此能減小這些繞組的漏感,可以避免因漏感使12V、24V輸出電路中的濾波電容被尖峰電壓充電到峰值,即產(chǎn)生所謂的峰值充電效應(yīng),從而引起輸出電壓不穩(wěn)定。這里將5V繞組作為次級的始端。

對于多輸出高頻變壓器,各輸出繞組的匝數(shù)可以取相同的每伏匝數(shù)。每伏匝數(shù)nO可以由下式確定:

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