【正文】 4. 采用較高的 132 kHz開(kāi)關(guān)頻率，可減少變壓器尺寸，并對(duì) EMI沒(méi)有顯著影響。它也是初級(jí)控制電路的公共點(diǎn)及參考點(diǎn)。 文檔精品 歡迎下載 第四章 開(kāi)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。 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。我們要用的鐵氧體磁芯磁路長(zhǎng)度非常短，這樣 B 值會(huì)文檔精品 歡迎下載 很大，甚至可能會(huì)使磁芯飽和，同時(shí)損耗也增大。 反激式變換器，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，能量存儲(chǔ)于變壓器原邊的電感中，注意變壓器的同名端，當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，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。 輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系： V0=TonV1WL2TLR 反激電路的特點(diǎn) 在 VT 導(dǎo)通期間， VD2 反偏；在 VT 截止時(shí)， 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(chǎng)合。 VT 的導(dǎo)通時(shí)間應(yīng)小于截止時(shí)間，即占空比小于 ，否則 T 將飽和。 Buck 電路的輸出只有一路，不能用于多路輸出，除非加個(gè)第二級(jí)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。 Boost電路能將電壓升高的原因是電感 L1 儲(chǔ)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。 技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品創(chuàng)新。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(jì)方面著眼，盡可能使用較少的器件，提高集成度。隨著市場(chǎng)的擴(kuò)大，用戶對(duì)電源智能化的程度的要求越來(lái)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(guó)的電源業(yè)的發(fā)展得到了很好的維護(hù)。 開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展 我國(guó)的開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展 產(chǎn)品與技術(shù)：在電力電源市場(chǎng)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(yíng)區(qū)域化市場(chǎng)，這就對(duì)電力電源產(chǎn)品性能的發(fā)展產(chǎn)生抑制。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(huì)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(fèi)。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(huì)較高，所以當(dāng)需要采用大功率調(diào)整管時(shí)，必須在調(diào)整管上裝上體積很大的散熱器。但是隨著我國(guó)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。 國(guó)外開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展 開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展取決于各反面的因素。這樣不但解決了電路復(fù)雜、可靠性差的問(wèn)題，也增加了保護(hù)等功能，簡(jiǎn)化了電路，提高了平均無(wú)故障時(shí)間。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)。 boost 電路特點(diǎn) boost 電路的電路相比較其他電路來(lái)的簡(jiǎn)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。 文檔精品 歡迎下載 Buck 變換器開(kāi)關(guān)的門極驅(qū)動(dòng)很麻煩，但是 buck 電路簡(jiǎn)單，所以成本比較低，而且 buck 變換器能把一個(gè)正的輸入變換成一個(gè)負(fù)的輸出。 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。 本章小結(jié) 開(kāi)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(shì)和缺點(diǎn)，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(jì)選擇哪種才是最優(yōu)設(shè)計(jì)。反激式變化器可以在變壓器副邊有多少個(gè)繞組，方便地輸出多組電壓。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。 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。通過(guò)內(nèi)部的開(kāi)關(guān)高壓電流源提供啟動(dòng)偏置電流。 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(shí)輸出功率在 34 W以下都無(wú)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(dòng)電路降低了器件的應(yīng)力及輸出電壓過(guò)沖，外部電路實(shí)現(xiàn)精確的流限編程，而且更寬的占空比實(shí)現(xiàn)更高的輸出功率，同時(shí)可以使用更小尺寸的輸入濾波電容，在 Y/R/F封裝具有獨(dú)立的輸入線電壓檢測(cè)及流限編程引腳，輸入欠壓 (UV)檢測(cè)可以防止關(guān)機(jī)時(shí)輸出的不良波動(dòng)，輸 入過(guò)壓 (OV)關(guān)斷電路提高了對(duì)輸入浪涌的耐受力， 具有最大占空比 (DCMAX)降低特點(diǎn)的線電壓前饋抑制了，工頻紋波并在高輸入電壓時(shí)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(shí)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)壓而無(wú)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(shí)可以選擇半頻工作 遲滯熱關(guān)斷提供自動(dòng)故障恢復(fù)功能，熱遲滯值較大，防止電路板過(guò)熱。 5. 頻率調(diào)制功能可降低 EMI。 3. 輕載時(shí)頻率降低，降低開(kāi)關(guān)損耗，保持多路輸出電源中良好的交叉穩(wěn)壓精度。 源極 (S) 引腳：這個(gè) 引腳是功率 MOSFET的源極連接點(diǎn)，用于高壓功率的回路。 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(guò)第二章的對(duì)各種拓?fù)潆娐返姆治觯Y(jié)和所有的因素，我們選擇了合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過(guò)選擇的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)計(jì)算變壓器的各種參數(shù)。 現(xiàn)在來(lái)計(jì)算次級(jí)線圈的匝數(shù)（是 48V 匝數(shù)）。 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(zhǎng)度。正激式變換器的變壓器不能存儲(chǔ)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(gè)電感，用來(lái)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(duì) MOSFET 的要求比較高。 變壓器一次電流與輸入電壓、輸出電壓之間的關(guān)系式為： ilmax = 1TonVTP02 =2P0（ V11 +nV01 ） 從上式可知，當(dāng) P0、 V0 一帶那個(gè)是， V1 增大， ilmax 減小；當(dāng) V V0 一定時(shí)，i lmax 與 P0(即 I0)成正比，在 V1=V1min ，以及 P0=P0max 時(shí)， ilmax 值最大。采用雙線并繞耦合方式。由于電路中沒(méi)有變壓器，所以輸入和輸出之間沒(méi)有隔離。由于占空比 D總是小于 1， V0 總是大于 V1。隨著競(jìng)爭(zhēng)的加劇，電力電源廠商在市場(chǎng)規(guī)模效應(yīng)和技術(shù)研發(fā)能力上充分重視起來(lái)，以提高品牌影響力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 高可靠性：開(kāi)關(guān)電源使用的元器件相比較比連續(xù)工作電源要少數(shù)十倍，所以可靠性得到了提高。 20 世紀(jì) 90 年代初《通信用高頻開(kāi)關(guān)整流器》和《通信局（站）電源系統(tǒng)總技術(shù)要求》等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)指導(dǎo)生產(chǎn)、服務(wù)用戶起到了重要作用，對(duì)高頻開(kāi)關(guān)電源在電信行業(yè)的循序推廣也起到了積極的作用。由于其高效節(jié)能可以給我們帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，所以得到了社會(huì)各方面的重視從而能夠得到推廣。但是晶體管串聯(lián)提供穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是通 常都需要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，這樣就會(huì)使得傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源占用很多的空間，質(zhì)量也比較大。而現(xiàn)在的電子設(shè)備越來(lái)越小型化，所以傳統(tǒng)的晶體管串聯(lián)構(gòu)成的穩(wěn)壓電源已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代電子設(shè)備的要求。雖然技術(shù)要求不斷降低，激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也會(huì)促進(jìn)電力電源市場(chǎng)中的領(lǐng)頭軍努力的提高自己的技術(shù)，從而提高了產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。 功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展是開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的首要條件。 低噪聲：開(kāi)關(guān)電源的缺點(diǎn)之一是噪聲很大。近年來(lái)，隨著我國(guó)電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品也朝著高頻化、高功率密度、高功率因素、高效率、高可靠性和高智能化方向發(fā)展。 boost 電路的轉(zhuǎn)換效率比較低，所 以電源電壓的利用率比較低，輸出的功率較小。 正激電路 正激電路圖 圖 23 正激電路 正激電路的工作原理 當(dāng)開(kāi)關(guān)管 VF 導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓 V1 全部加到變換器一次繞組 W139。= nlmaxi + w1LTVδ =nI0 + 02nLTδ ( nV1 V0)+ LwTV1δ VF 上的最大電壓： VVFmax =2V1 圖 24 正激變換器的波形圖 VD1 上的最大反向電壓： VVD1max =2V1 VD2 和 VD3 上最大電壓： VVD2max =VVD3max =V1/n V0 和 V1 關(guān)系： V0= W1W2 δ V1VVD2 VL0 文檔精品 歡迎下載 正激電路的特點(diǎn) 正激電路導(dǎo)通時(shí)輸入饋電給負(fù)載，截止時(shí) L 供電給負(fù)載，當(dāng)單管正激時(shí)，開(kāi)關(guān)管的最大電壓為 2V1，變壓器的利用率不高（僅適用磁滯回線第一象限），制作上要加反饋繞組。 文檔精品 歡迎下載 第三章 電路的選擇 電路拓?fù)漕愋偷倪x擇 電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇要注意的問(wèn)題 1）升壓或降壓：輸入電壓總是比輸出電壓高或低嗎，如果不是就不能選擇buck 變換器或 boost 變換器 2）占空比：輸入電壓和輸出電壓是否相差 5 倍以上，如果是，就可能要用變壓器。各個(gè)輸出電壓和原邊隔離，而且各組輸出電壓可以任意大小，僅僅通過(guò)調(diào)節(jié)器的變比就能實(shí)現(xiàn)。由于空氣空氣的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鐵氧體，一次氣隙能夠極大地增加磁路的有效長(zhǎng)度。所以磁感應(yīng)強(qiáng)度的峰峰值是 Bmax 的一半。漏極電流的內(nèi) 部流限檢測(cè)點(diǎn)。 遙控關(guān)機(jī)模式下極低的功率消耗（在 110 VAC時(shí)消耗 80 mW；在 230 VAC時(shí)消耗 160 mW），頻率隨負(fù)載減輕而降低 ，提高待機(jī)效率，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)／輸入端口實(shí)現(xiàn)關(guān)機(jī)／喚醒功能。 6. 遲滯過(guò)熱關(guān)斷功能確保器件在發(fā)生熱故障時(shí)自動(dòng)恢復(fù)。 2. DCMAX可達(dá) 78%，允許使用更小的輸入存儲(chǔ)電容，所需輸入電壓更低或具備更大輸出功率能力。 P和 G封裝只能以 132 kHz開(kāi)關(guān)頻率工作。在 工程設(shè)計(jì)中，通常要權(quán)衡這些因素，折合選擇。 200uH需要的匝數(shù)為： N=376nH200uH=23 匝 說(shuō)明氣隙可以通過(guò) Ae=178mm2 = 來(lái)計(jì)算，所以有 376nH= ? ?g82l 10* .4?匝? 這樣，可以得到氣隙長(zhǎng)度 lg =，算好磁感應(yīng)強(qiáng)度，就可以計(jì)算出磁感應(yīng)強(qiáng)度： B= 23*4A* 匝? =1958G 因?yàn)槲宜x用的磁芯的最大磁通密度是 2286G，計(jì)算出的磁感應(yīng)強(qiáng)度小于最大的磁通密度，所以選用的磁芯是合適的?？紤]到開(kāi)關(guān)頻率比較高，我們選用鐵氧體材料或者 MPP，完善的設(shè)計(jì)必須兩者都考慮，這里我們只考慮鐵氧體材料，因?yàn)槿绻氏嗤?，鐵氧體磁芯的體積比 MPP 的體積更小。 正激式變換器需要有一個(gè)最小負(fù)載，電感必須足夠大，才能保證脈動(dòng)電流的峰值小于最小負(fù)載電流，否則電流就不會(huì)連續(xù)，并引起輸出電壓上升，所以正字式變壓器不能工作在空載狀態(tài)，因?yàn)闊o(wú)窮大的電感是不現(xiàn)實(shí)的。 由圖反激波形圖可得： Vcemax=Vimax+nVomax 二極管 VD2 上的最大反壓為： VVD2 = nVimax +Vcemax 圖 26 反激波形圖 文檔精品 歡迎下載 周期 T 越輸入電壓及輸出電壓的關(guān)系式為： T=Ton+Toff=f1=2P0Lw（ V11 +nV01 ） 從上式可知 ，當(dāng) V V0 一定時(shí)， f 與 P0 成反比；當(dāng) P、 V0 一定時(shí)， f 與V1 成反比，屬于脈沖寬度與頻率混合調(diào)制，也是自激行反激