【正文】 輸出電壓變化范圍： 177。 RCC 在輸出電流減小時頻率會增高，以致達(dá) 200KHZ 以上。 RCC 在該點時 PI1 最大， f 最小。電流在輸入電壓 1V 最低和輸出電流 0I 最大時最大，此時變壓器的輸出功率 2P為： 2P = 3= (W) ∴ 21 ?? ????? ??? ?onP TV TPI (A) 電流波形變化如 圖 34 所示 ∴ 1I 有效值 611 prms II ? (A) 流入變壓器 15V 線圈的電流 2I 的峰值 pI2 可按下式從輸出電流 0I 求出 圖 34 通過線圈的電流計算 322 02 ????? ? II p (A) 有效值為： ?? Prms II (A) 變壓器需要有供給晶體管 1VT 的基極 電流 BI 的基極線圈，因此要算出該線圈的 匝數(shù) BN 如 圖 35，即使輸入電壓 V1 最低時， 基極電路電壓 BV 也需 ，因此 BN 為： 圖 35 基極線圈的設(shè)計 30 1 ?????? V NVN BB (匝 ) 設(shè) 15?feh ， 則晶體管 VT1 基極電流 BI 為： ??? fePB hII (A) ∴ BI 有效值 2 ?? Bbrms II (A) 下面談?wù)劥_定線圈用導(dǎo)線（漆包線）的線徑問題。變壓器的溫度容許度數(shù)取決于磁芯的溫度特性和所用絕緣材料（繞線管和磁帶等）的最高使用溫度。 自然冷卻時 dI 以 ，風(fēng)扇冷卻以 3 ～ 6 A/ 2mm 為宜。其它線圈同樣，其導(dǎo)線確定結(jié)果如表 31所示。 3. 基極線圈的尺寸于一次同，減少了導(dǎo)線種類。這里采用將一次線圈和線圈交替重疊卷繞法以達(dá)到良好的磁性耦合。現(xiàn)計算繞組節(jié)距高 20mm 時，各線圈層數(shù)。 最后，要檢驗線圈的厚度是否達(dá)到繞組節(jié)具的厚度。如顯得過緊時，也可考慮稍增大電流密度的方法。 因圈數(shù)比為： ?? NNN 所以可分別得： 5 5 1221 ??????? ???????????? ???? VVNPI P ? （ A） 34 3111 ?????? VLIT Pon (181。s） 23211 ?? ????? ??? ?PILT P ? （ 181。 NVVNVr 212 ??? 因 ?NV V，所以確定 21 ??? NVV r V 圖 38 晶體管的 ceV 圖 39 復(fù)位電路和浪涌 電壓保護(hù)電路 圖 39 所示是一次線圈的復(fù)位電路和減振電路。該 C、 R值可參考設(shè)計例采用嘗試 法確定。s 37 下面計算 晶體管的損耗： 晶體管 1VT 的電流波形從 OFF 轉(zhuǎn)移到 ON 時，如 圖 310 所示，就會有放電電流通過緩沖器的電容器。設(shè) ?＝＝ ，則 ON 時的損耗 rP 和 OFF 時的損耗fP 可分 別按下式計算。 ? ? 21202020222 3 ?????? ??????? ITTIIIITTI of fPponrmc 39 = ? ? 21222 3 ?????? ??????? = （ A） 作為 15V 輸 出電容 6C 選紋 波電流大于 的電容，可以幾個電容并聯(lián)。F） 1VT 的漏極電流 dsI 為： ????? NII ds （ A） a x1 ??VVdsp 輸出變壓器一次線圈的等效負(fù)載電阻為： 26 a x1 ??? dsIVR 負(fù) （ Ω ） 設(shè)變壓器漏電感 %51 ??? LL漏 （ 181。 一般方式是采用穩(wěn)壓二極管，需要注意其工作點是隨流經(jīng)穩(wěn)壓管電流與溫度而變，因此，設(shè)計上必須選用穩(wěn)定電壓的溫飄非常小的穩(wěn)壓管。 3）電壓吸收電路參數(shù)不適當(dāng)。 諸多原因中最主要的是開關(guān)晶體管的損耗與整流二極管的損耗。需要耐壓高的二極管時，可采用 PN 結(jié)速復(fù)二極管，但這種二極管 的恢復(fù)時間為 100ns 以上，如果工作頻率超過 50KHZ 以上時，損耗大不能采用這種二極管。 43 開關(guān)晶體管的損耗與其基極驅(qū)動條件有很大關(guān)系，基極理想驅(qū)動波形如圖 42 所 示。 晶體管到完全導(dǎo)通時的延遲時間隨晶體管而有較大不同，即使上升時間rt 短的晶體管，其中也有很多有較長的延遲時間，為 rt 的 5 ∽ 10 倍。 1BI 的最佳值一般為 CI 的 1/5，其值隨晶體管不同而異。 圖 44 開關(guān)元件或二極管中 的寄生電感與電容 （ a）開關(guān)； （ b）二極管 圖 45 開關(guān)斷開時產(chǎn)生 電壓浪涌的說明 （ a）開關(guān)斷開時電路；（ b）等效電路 在 圖 45 所示開關(guān)斷開時電路中 ,開關(guān)接通時 ,通態(tài)電流 ONI 流經(jīng)開關(guān) ,同 45 時也流經(jīng)寄生電感 .寄生電感 PL 中蓄積能量為 221ONPL ILW ? （ 4– 1） 開關(guān)斷開時 ,這能量對寄生電容 PC 充電 ,開關(guān)上產(chǎn)生較大的高頻電壓振動 ,即電壓浪涌 .圖 45(b)是說明開關(guān)斷開時產(chǎn)生電壓浪涌機(jī)理的等效電路 .在等效電路中電阻 OFFRt 是表示開關(guān)斷開的電阻 ,電壓源 OFFV 表示斷開時 ,加在開關(guān)兩端電壓。（ 74）式所示的開關(guān)電壓波形計算實例如 圖 411所示。 根據(jù)（ 26）式，求得 ? ?1//21w2t ?PPO FF CLR＝? （ 4– 9） VVOFF 150? , AION 2? 時 OFFRt 作為參數(shù)， PP CL / 從 0 變到 2 OFFRt ，采用（ 29） 式，（ 25）式和（ 7－ 8） 式計算峰值 電壓 PV 的結(jié)果如 圖 412 所示，由 圖 可知，電阻 OFFRt 較大時，峰值電壓較高。在開關(guān)斷開期間，（ 21）式所表示得電感中蓄積得能量在變換器內(nèi)部消耗掉。但是，電流源 ONI 在開關(guān)接通時流經(jīng)開關(guān)電流為恒定值。根據(jù) 圖 48（ b） 所示等效電路，得到微分方程式為 ONPON RCI tcc vdtdv ＋? （ 4– 11） 若設(shè)初始值為 OFFV）＝（ 0vc （ 4– 12） 求得開關(guān)兩端電壓為 ONONCRO F F RIV CPON ttc tev ?? ? ）（＝ （ 4– 13） 因此，流經(jīng)開關(guān)電流為 ONCRONOFF IRV PON ?? ? t/tts e/i ＝ （ 4– 14） 圖 48 開關(guān)接通時產(chǎn)生電流浪涌 （ a）開關(guān)接通時電 路 （ b）開關(guān)接通時等效電路 圖 49 開關(guān)接通時電流波形 49 采用（ 714） 式計算得開關(guān)電流波形如 圖 49 所示。 對于高速開關(guān)，開關(guān)接通時電阻迅速變小，其結(jié)果在開關(guān)中流經(jīng)較大電流浪涌。反向恢復(fù)狀態(tài)得等效電路如 圖 410所示。若由于這反向電流作用，二極管中蓄積能量全部掃出，就形成耗盡層，變?yōu)樽钄喾聪螂娏鞯臓顟B(tài)，這時二極管中反向電流為 RRI ，則寄生電感 PL ，蓄積能量為 221RRPL ILW ? （ 4– 16） 若二極管變?yōu)樽钄喾聪螂娏鞯臓顟B(tài)，寄生電感中蓄積能量 對二極管的耗盡層電容充電，等效電路如 圖 410（ c） 所示。等效電路與 圖 45（ 。這電阻也從較小值（二極管導(dǎo)通時電阻）到較大值（二極管截止時電阻）變化，但這里假定為常數(shù)。反向 RV 加到寄生電感上，寄生電感中電流為： ti ????PRDL LVI （ 4– 15） 50 采用（ 215）式計算得二極管電流波形，但電流方向為二極管的正方向，其電流迅速減小降為零。每當(dāng)開關(guān)工作時也消耗這能量，平均功率損耗與頻率成正比例，這也是開關(guān)損耗得一種。很明顯，開關(guān)接通時流經(jīng)開關(guān)電流有較大電流浪涌。 圖 48（ b） 中電阻 ONRt 表示開關(guān)接通時開關(guān)電阻。 開關(guān)接通時電路如 圖 413所示，開關(guān)斷開時加在開關(guān)兩端電壓為 OFFV ，開關(guān)寄生電容中蓄積能量為 221OFFPC VCW ? （ 4– 10） 若開關(guān)接通，寄生電容通過開關(guān)放電，則在開關(guān)流經(jīng)較大電流浪涌。 因此，開關(guān)斷開以前的電流與寄生電感較大，寄生電容較小。電壓浪涌的峰值求得如下： ? ?O F FAP VVV ?????21w/ w/1 /wt ane ）（ ）＋（）（ ? ??? （ 4– 8） 圖 46 開關(guān)斷開時電壓波形 圖 47峰值電壓與電路 中參數(shù)之間關(guān)系 47 圖 46 中峰值電壓 PV 達(dá)到 288V，它約為穩(wěn)定時開關(guān)斷開電壓的 2 倍。另外，電路的寄生電阻也包含在 OFFRt 中。 43 浪涌及其吸收電路 一 、浪涌的產(chǎn)生 眾所周知，作為開關(guān)的主元件有寄生電感與電容， 圖 44 所示電路中寄生電容 PC 與開關(guān)元件或二極 管并聯(lián)，寄生電感 PL 與其串聯(lián)。 圖 42 中 1BI 是為了使晶體管繼續(xù)導(dǎo)通的電流，這電流大時，發(fā)射極集電極飽和電壓要下降。開關(guān)晶體管導(dǎo)通瞬間晶體管上加有較高電壓，如 圖 43 所示，其電壓下降到正常飽和電壓? ?SATCEV 時需要時間，則晶體管功耗增加，因此，要防止開通瞬間的高電壓產(chǎn)生。 變壓器與扼流線圈如果設(shè)計適宜對效率沒有多大影響，主要時假負(fù)載電阻，變壓器與扼流線圈的發(fā)熱而影響效率。為了降低二極管正向壓降，盡可能地留有電流余裕量，降額使用。 5）扼流線圈的電感不合適，線圈與鐵芯損耗大等。 圖 41 過電壓保護(hù)電路實例 42 42 效率的提高 開關(guān)電源效率降低的主要原因如下： 1）開關(guān)晶體管驅(qū)動方法不佳，如過激勵，激勵不足以及反偏置 電流不足等。過電壓發(fā)生時首 要任務(wù)是保護(hù)負(fù)載，因此，對于輸出 5V的開關(guān)電源大部分都設(shè)有較好的過電壓保護(hù)電路，過電壓發(fā)生時一般是使振蕩電路停振。 L 確定為數(shù) HH ?? 50到 ,C確定為上述所選容量的 1/4 左右。但實際上一定要考慮 ofT 時反向漏電流通過的問題。擴(kuò)大這時的 ceV 和 CI ，即呈 圖 311（ a）的狀態(tài)。s 上 升 時 間 rt 181。 sV1 表示由一次電路的電感成分產(chǎn)生的浪涌電壓。從 onT 轉(zhuǎn)換到 ofT 時，由于變壓器的漏磁通，致使一部 分電量沒有從一次線圈傳輸?shù)蕉尉€圈， rV1 就是由這種電量導(dǎo)致的一種波形。s) 因此： 11 6 ???? ?Tf （ KHZ） ??? TT on? ? ?? ? 771211 ????????? NmmS mhLIB pm (高斯 ) 就輸入電壓 1V 最高，輸出電流 0I 最大的情況加以計算 .這時可由 3 項得 1V＝ 。 33 圖 37 所示為上述變壓器的設(shè)計程序。如果不考慮該空余率，線圈即使繞好也會產(chǎn)生跟磁芯不符的問題，設(shè)絕緣膠帶的厚度 為 ，總 15 張從表 21可得： d=（ 2++ 15） =〈 結(jié)果跟磁芯相符。因線圈第二層線圈減少，所以將基極線圈加入該層空余部分。因此，實際繞組節(jié)距的高度 是 =20mm。 線圈的饒法會影響漏感（漏磁通）的變化，因此要使一次、二次線圈的磁性耦合好。 表 31線圈設(shè)計結(jié)果 線 圈 次 數(shù) Irms/A 導(dǎo)線 Id A/mm 層數(shù) 一 2 二 1 B 初級線圈剩余 注： 1. 使用一級漆包線。 確定最佳磁芯和線圈時，只能通過實際工作測定變壓器的溫度。其中采用自然冷卻還是風(fēng)扇冷卻就有很大差異。因此，作為確定導(dǎo)線線經(jīng)的指標(biāo)，就要考慮導(dǎo)線的電流密 度 dI 。 6． 匝數(shù) N N2 的確定 二次線圈的匝數(shù) 2N 為： 71122 10)( ?? ???