【正文】 7）電源是 否需要空載工作：如果電源需要空載工作，變換器就要工作于電流斷續(xù)模式，除非是同步整流。正激式變換器的變壓器不能存儲能量，因此不像反激式變換器那樣有功 率上的限制，變換器只有一個電感，用來平滑輸出電容上的電流，正激式變換器可以做到 500W 甚至更大，這對 MOSFET 的要求比較高。從實驗室現(xiàn)有的材料，我準(zhǔn)備采用 輸出功率更大、設(shè)計靈活性更強(qiáng)、高效節(jié)能的集成離線式開關(guān) IC， TOP250，在 TOP250 的典型電路中采用的就是反激式，反激式的輸出功率是幾瓦到幾百瓦，正好符合輸出的要求。 我們已經(jīng)知道（工程上單位取厘米、安和高斯） Bmax=mmaxl ? （ 1） 以及： L=m8e2 l u?? （ 2） 這里 lm 是磁路長度。 圖 33 磁芯 文檔精品 歡迎下載 由于我做的這個變壓器的開關(guān)頻率為 132kHZ，查一下軟磁鐵氧體材料選擇表， E42 的性能優(yōu)良，能夠適用所設(shè)計的電路。 現(xiàn)在來計算次級線圈的匝數(shù)（是 48V 匝數(shù)）。另一方面，降低開關(guān)頻率的確能夠降低開關(guān)晶體管的損耗： PQ ≈ K+Af 式中， K 由通態(tài)損耗決定， A 由開關(guān)速度決定。 下圖為我做好的變壓器： 圖 34 變壓器的正面 本章小結(jié) 通過第二章的對各種拓?fù)潆娐返姆治?，結(jié)和所有的因素，我們選擇了合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過選擇的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來計算變壓器的各種參數(shù)。連接至源極引腳則禁用此引腳的所有功能。 源極 (S) 引腳：這個 引腳是功率 MOSFET的源極連接點，用于高壓功率的回路。另外，所有重要參數(shù)（例如流限、頻率、 PWM增益等）的溫度容差及絕對容差更小、設(shè)計更簡化，系統(tǒng)成本更低。 3. 輕載時頻率降低，降低開關(guān)損耗，保持多路輸出電源中良好的交叉穩(wěn)壓精度。在此模式之下，電阻值確定 OV/UV的閾值，且 DCMAX從電路電 壓超過欠壓閾值時開始線性減少。 5. 頻率調(diào)制功能可降低 EMI。 TOP250是一款集成式開關(guān)電源芯片，能將控制引腳輸入電 流轉(zhuǎn)化為高壓功率 MOSFET 開關(guān)輸出的占空比。 TOP250 的特色 輸出功率更大以適應(yīng)更高功率的應(yīng)用，使用 P/G封裝時輸出功率在 34 W以下都無需散熱器，而且節(jié)約外圍元件成本，采用完全集成的緩啟動電路降低了器件的應(yīng)力及輸出電壓過沖，外部電路實現(xiàn)精確的流限編程，而且更寬的占空比實現(xiàn)更高的輸出功率，同時可以使用更小尺寸的輸入濾波電容，在 Y/R/F封裝具有獨立的輸入線電壓檢測及流限編程引腳，輸入欠壓 (UV)檢測可以防止關(guān)機(jī)時輸出的不良波動，輸 入過壓 (OV)關(guān)斷電路提高了對輸入浪涌的耐受力， 具有最大占空比 (DCMAX)降低特點的線電壓前饋抑制了，工頻紋波并在高輸入電壓時限制了最大占空比，頻率調(diào)制降低 EMI及 EMI濾波器成本，在零負(fù)載時實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)壓而無需假負(fù)載， 132 kHz頻率調(diào)制降低變壓器及電源的尺寸， Y/R/F封裝在視頻應(yīng)用時可以選擇半頻工作 遲滯熱關(guān)斷提供自動故障恢復(fù)功能，熱遲滯值較大，防止電路板過熱。連接至源極引腳則禁用此引腳的所有功能。通過內(nèi)部的開關(guān)高壓電流源提供啟動偏置電流。而真好的好處在磁芯尺寸的大小卻非常明顯，隨著開關(guān)頻率增加，體積明顯可以減小。 23N2 = *308 *2)(48 ）（ ?? 所以 N2=19 匝 磁芯等的各種 損 耗 在反激式變壓器里，電流是單向的，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度也是單向的：從 0 增加到 Bmax ，然后又降低到 0。通常先取最大磁感應(yīng)強(qiáng)度，然后確定氣隙大小，磁通也就確定了。因 此反激式變壓器（包括一些采用鐵氧體材料的直流電感器）總是采用氣隙。 圖 32 斷續(xù)模式下反激式變壓器的電流波形 文檔精品 歡迎下載 儲存在原邊電感中的 電量取決于峰值電流的大?。? E= 2LI2pk =Lf2222DV 能量每個周期傳遞一次： P=Ef=fL2DV 22 這個方程式電流斷續(xù) 模式下反激式變壓器的基本方程。反激式變化器可以在變壓器副邊有多少個繞組，方便地輸出多組電壓。 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的對比分析 Buck 電路存在著很多限制，變換電路上只有一個電感，沒有變壓器，這就意味著輸入和輸出之間不可能有隔離。 本章小結(jié) 開關(guān)電源有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，常用的是上面所提到的幾種，每一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都要自己的優(yōu)勢和缺點，所以只有仔細(xì)分析各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，才能決定自己的設(shè)計選擇哪種才是最優(yōu)設(shè)計。 VT 的基極電流減小引起集電極電流減小， W W139。 如下圖 24 所示可得： 文檔精品 歡迎下載 δ =nV0/V1 VD VD L 中的電流最大值為： ilmax =I0+2L0Tδ ( nV1 V0) VF 中的電流最大值為（ Lw 為變壓器一次側(cè)電感量） i139。 W139。 文檔精品 歡迎下載 Buck 變換器開關(guān)的門極驅(qū)動很麻煩，但是 buck 電路簡單，所以成本比較低，而且 buck 變換器能把一個正的輸入變換成一個負(fù)的輸出。經(jīng)過時間 Toff 后，控制脈沖又使 Q1 導(dǎo)通，上述過程重復(fù)發(fā)生。 boost 電路特點 boost 電路的電路相比較其他電路來的簡單，所以成本比較低，另外 boost電路的輸出電壓高于輸入電壓，能夠起到升壓作用。 在 Q1 導(dǎo)通的 Ton 期間，能量儲存于電感 L1 中，在 Q1 截止的 Toff 期間，電感 L1 釋放的能量補(bǔ)充在 Ton 期間給電容 C1 上損失的能量。電力電源產(chǎn)品與電子技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展密切相關(guān)。因為國家對能源和環(huán)保問題日益重視，電力行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整勢在必行；隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，開關(guān)電源在節(jié)能降耗環(huán)保問題上的作用日益顯著；高效、大容量機(jī)組漸成市場主力，有效拉動電源市場需求，所以中國電力電源市場的這種變化與我國宏觀政策導(dǎo)向和電力行業(yè)的影響密不可分。這樣不但解決了電路復(fù)雜、可靠性差的問題，也增加了保護(hù)等功能，簡化了電路，提高了平均無故障時間。功率半導(dǎo)體 器件則有功率集成電路 (Power IC)和 IPM。 國外開關(guān)電源的發(fā)展 開關(guān)電源的發(fā)展取決于各反面的因素。電力設(shè)備行業(yè)的特殊性給渠道銷售商提出了更加苛刻的要求。但是隨著我國電源企業(yè)的不斷發(fā)展和壯大，企業(yè)的研發(fā)能力和生產(chǎn)能力的得到了提高。開關(guān)型穩(wěn)壓電源是直接對電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流，濾波，調(diào)整，然后再由開關(guān)調(diào)整管來進(jìn)行穩(wěn)壓，不需要電源變壓器。另一方面，由于在調(diào)整管上消耗很大的功率，使得調(diào)整管的溫升會較高，所以當(dāng)需要采用大功率調(diào)整管時，必須在調(diào)整管上裝上體積很大的散熱器。文檔精品 歡迎下載 摘要 針對晶體管串聯(lián)提供穩(wěn)壓電源的具有體積很大而且笨重的工頻變壓器，體積和重量都很大的濾波器，占用較大空間，質(zhì)量較大，效率較低不適用現(xiàn)在電子技術(shù)的發(fā)展的的缺點，提出了發(fā)展新型電源的意見。由于調(diào)整管工作在線性放大狀態(tài)，為了保證輸出電壓的穩(wěn)定，它集電極與發(fā)射極之間必須承受較大的電壓差，所以會導(dǎo)致調(diào)整管功率較大，電源效率就很低，這樣就造成了能源的浪費。由于功耗很小，所以散熱器也隨之減小。 開關(guān)電源的發(fā)展 我國的開關(guān)電源的發(fā)展 產(chǎn)品與技術(shù)：在電力電源市場中，只有少數(shù)幾家廠商擁有核心技術(shù)，其他整機(jī)生產(chǎn)廠家只能依靠組裝生產(chǎn)，經(jīng)營區(qū)域化市場，這就對電力電源產(chǎn)品性能的發(fā)展產(chǎn)生抑制。 渠 道：近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，電子商務(wù)的發(fā)展也呈現(xiàn)出迅猛式地增長，這使得電力設(shè)備的制造商有了更加便利的條件來進(jìn)行產(chǎn)品的直銷，拓展電源的銷售手段和渠道。隨著市場的擴(kuò)大，用戶對電源智能化的程度的要求越來越高，有關(guān)電源繼續(xù)紅監(jiān)控的標(biāo)準(zhǔn)相繼被推出，使 得中國的電源業(yè)的發(fā)展得到了很好的維護(hù)。具有各種控制功能的專用芯片，近幾年發(fā)展很迅速，如功率因數(shù)校正 (PFC)電路用的控制芯片；軟開關(guān)控制用的 ZVS、 ZCS 芯片；移相全橋用的控制芯片； ZVT、 ZCT PWM 專用控制芯片；并聯(lián)均流控制芯片；電流反饋控制芯片等。而從壽命角度出發(fā)，電解電容、光耦合器及排風(fēng)扇等器件的壽命決定著通信電源的壽命，所以，要從設(shè)計方面著眼，盡可能使用較少的器件，提高集成度。 文檔精品 歡迎下載 開關(guān)電源的現(xiàn)狀 今年來年中國電力電源市場呈現(xiàn)如下特征： 大容量電力電源產(chǎn)品的需求迅速提升，開關(guān)電源市場穩(wěn)步增長。 技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動產(chǎn)品創(chuàng)新。當(dāng) V1 截止時，電感 L1 中電流不能突變，它所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢阻止電流減小，感應(yīng)電勢的極性為下正上負(fù)，二極管 D1 導(dǎo)通，電感中儲存的能量（ L1I*I/2）經(jīng)二極管 D1，流入電容 C1，并供給負(fù)載 R。 Boost電路能將電壓升高的原因是電感 L1 儲能之后具有使電壓泵升的作用，而電容 C 能將輸出電壓保持住。當(dāng)負(fù)載電壓低于電容 C 兩端的電壓時，C 便向負(fù)載放電。 Buck 電路的輸出只有一路，不能用于多路輸出，除非加個第二級的電壓調(diào)節(jié)器，雖然 buck 電路即可以工作于電流連續(xù)狀態(tài)，又可以工作于電流總 是斷續(xù)的。、 VD1 向輸入電源釋放而去磁。 VT 的導(dǎo)通時間應(yīng)小于截止時間，即占空比小于 ，否則 T 將飽和。吃食 W2 兩端電壓使 VD2 反偏，隨著 VT 集電極電流增大，R3 上的壓降增加， VT 的基極電位由于電路中加了穩(wěn)壓二極管 VD3 而保持不變，故 VT 基極電流不斷減小， VT 開始退出飽和區(qū) ,并向截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換。 輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系： V0=TonV1WL2TLR 反激電路的特點 在 VT 導(dǎo)通期間， VD2 反偏；在 VT 截止時， VD2 正偏，供給負(fù)載功率；VT 集電極承受的最大電壓值 Vcemax=Vimax+nVomax；另外電路的利用率不 高，一般用在小功率輸出場合。 8）是否能夠同步整流：同步整流不管負(fù)載大小如何，都可以是變換器工作于電流連續(xù)模式 9）輸出電流的大?。喝绻敵鲭娏骱艽螅x用電壓模式要比電流模式控制好。 反激式變換器，開關(guān)導(dǎo)通時，能量存儲于變壓器原邊的電感中，注意變壓器的同名端，當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時，漏極電壓要高于輸入電壓，變壓器副邊電壓高于地，使二極管導(dǎo)通，向輸出電容和負(fù)載提供電源。 下面是根據(jù)所選的設(shè)計出來的整體結(jié)構(gòu)圖： 圖 31 電路的整體結(jié)構(gòu) 反激變壓器的主要方程 我們從交流電已經(jīng)整成直流開始，電壓加在原邊電感上，開關(guān)導(dǎo)通期間，電流持續(xù)上升： Ipk= LV Ton= LVDT =fLVD 這里， D 是占空比， f 是開關(guān)頻率， T= f1 是開關(guān)周期，這個方程適用于電流斷續(xù)反激式變壓器，原邊電流波形圖。我們要用的鐵氧體磁芯磁路長度非常短，這樣 B 值會文檔精品 歡迎下載 很大，甚至可能會使磁芯飽和，同時損耗也增大。 變壓器的匝數(shù)的計算 磁芯的形狀和材料選擇好以后，下面我們要選擇合適的氣隙。 由公式： N1N2 = ? ? ? ?D*minV1 D1*VV0 D ）（ ?? N2 的二次側(cè)的線圈的匝數(shù)， N1 為一次側(cè)的線圈匝數(shù) ,V0 為輸出電壓， VD 為二文檔精品 歡迎下載 極管順向電壓， V1（ min）是輸入的最小的電壓， D 為占空比。如果開關(guān)損耗遠(yuǎn)大于通態(tài)損耗的話，可以有： PQ ??????2f ≈ ??f 一般情況下，通常的情況是這樣的：即使在整個范圍內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化，改變開關(guān)頻率文檔精品 歡迎下載 對效率的影響不是很大。 文檔精品 歡迎下載 第四章 開關(guān)電源中的芯片介紹 TOP250 TOP250 的管腳圖及其作用 圖 41 TOP250的管腳圖 漏極 (D) 引腳：高壓功率 MOSFET的漏極輸出。 外部流限 (X) 引腳： (僅限 Y、 R或 F封裝 )外部流限調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程開／關(guān)控制文檔精品 歡迎下載 和同步的輸入引腳。它也是初級控制電路的公共點及參考點。 TOP250 的典型外接電路 圖 42 TOP250典型的外接電路 由圖 42 可見， TOP250 構(gòu)成的開關(guān)電源采用的是反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 4. 采用較高的 132 kHz開關(guān)頻率，可減少變壓器尺寸，并對 EMI沒有顯著影響。如下圖 44所見： 圖 44 X和 L引腳和 M引腳的特性曲線（