【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 流ISRMS時(shí)，需將式（）中的IRMS、Ip、Dmax依次換成ISRMS、ISP、（1Dmax）。由此得到公式 （）將ISP=，Dmax=%，KRP=（）中求得，ISRMS=。(21) 計(jì)算出濾波電容上的紋波電流IRI先求出輸出電流Io=Po/Uo=50W/24V=，再代入式（）： （）將ISRMS=，Io=（）中計(jì)算出，IRI=(22) 計(jì)算次級(jí)裸導(dǎo)線直徑有公式 （）將ISRMS=，J=（）中求出，DSm=。需要指出，當(dāng)DSm﹥。與單股粗導(dǎo)線繞制方法相比，雙線并饒能增大次級(jí)繞組的等效橫截面積，改善磁場(chǎng)耦合程度，減少磁場(chǎng)泄感及漏感。此外，用雙線并繞方式還能減小次級(jí)導(dǎo)線的電阻值，降低功率損耗。導(dǎo)線外徑（單位是mm）的計(jì)算公式為 （）將b=，M=3，Ns=15匝一并代入式（）中得到，DSM=。選用導(dǎo)線直徑DSm≥≤。(23) 確定次級(jí)整流管、反饋電路整流管的最高反向峰值電壓：U（BR）S、U（BR）FB有公式 （） （）將Uo=24V，UFB=12V，UImax=375V，Ns=15匝，Np=83匝，NF=8匝，分別代入式（）和式（）中計(jì)算出，U（BR）S=，U（BR）FB=。表5：設(shè)計(jì)24V、50W開關(guān)電源的電子數(shù)據(jù)表格ABCDEF1輸入中間過程輸出單位參數(shù)說明2參數(shù)數(shù)據(jù)保留數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果24V、50W開關(guān)電源3umin85V交流輸入電壓最小值4umax265V交流輸入電壓最大值5fL50Hz電網(wǎng)頻率6f100kHz開關(guān)頻率7Uo24V直流輸出電壓8Po50W輸出功率9η85%電源效率10Z損耗分配系數(shù)11UFB12V反饋電壓12tc3ms整流橋?qū)〞r(shí)間13CINμF輸入濾波電容1415輸入TOPSWitchII的變量16UOR135V初級(jí)繞組感應(yīng)電壓17UDS（ON）10VTOPSWitchII的漏源導(dǎo)通電壓18UF1V次級(jí)繞組肖特基整流管正向壓降19UF2V反饋電路中高速開關(guān)整流管正向壓降20KRP%初級(jí)繞組脈動(dòng)電流IR與峰值電流IP比例系數(shù)2122輸入高頻變壓器的結(jié)構(gòu)參數(shù)23EE30鐵氧體磁芯型號(hào)24SJcm2磁芯有效橫截面積25lcm有效磁路長(zhǎng)度26ALμH/匝磁芯不留間隙時(shí)的等效電感27bmm骨架寬度28M3mm安全邊距（安全邊界寬度）29d2層初級(jí)繞組匝數(shù)30Ns15匝次級(jí)繞組匝數(shù)3132直流輸入電壓參數(shù)33UImin90V直流輸入電壓最小值34UImax375V直流輸入電壓最大值3536初級(jí)繞組電流波形參數(shù)37Dmax%最大占空比（對(duì)應(yīng)于umin時(shí)）38IAVGA輸入電流平均值39IPA初級(jí)繞組峰值電流40IRA初級(jí)繞組脈動(dòng)電流41IRMSA初級(jí)繞組有效電流值4243變壓器初級(jí)繞組設(shè)計(jì)參數(shù)44LPμH初級(jí)繞組電感量45NP83匝初級(jí)繞組匝數(shù)46NF8匝反饋繞組匝數(shù)47ALGμH/匝磁芯留間隙后的等效電感48BMT最大磁通密度（BM=~）49BACT磁芯損耗交流磁通密度（峰峰值）50μr1976磁芯無氣隙時(shí)的相對(duì)磁導(dǎo)率51δmm磁芯的氣隙寬度（δ≥）52αmm有效骨架寬度53DPMmm初級(jí)繞組導(dǎo)線的最大外徑（帶絕緣層）54emm估計(jì)的絕緣層總厚度(厚度2)55DPmmm初級(jí)繞組導(dǎo)線的裸線直徑56公制φmm初級(jí)繞組導(dǎo)線規(guī)格57SPmm178。初級(jí)繞組導(dǎo)線的橫截面積58JA/mm178。電流密度J=4~10A/mm178。5960變壓器次級(jí)繞組設(shè)計(jì)參數(shù)61ISPA次級(jí)繞組峰值電流62ISRMSA次級(jí)繞組有效值電流63IOA直流輸出電流64IRIA輸出濾波電容上的紋波電流6566SSminmm178。次級(jí)繞組線圈最小橫截面積67公制φmm次級(jí)繞組導(dǎo)線規(guī)格68DSmmm次級(jí)繞組導(dǎo)線最小直徑（裸線）69DSMmm次級(jí)繞組導(dǎo)線最大直徑（帶絕緣層）70NSSmm次級(jí)繞組絕緣層最大厚度7172電壓極限參數(shù)73UDmax573V最高漏極電壓估算值（包括漏感的作用）74U（BR）SV次級(jí)繞組整流管最高反向峰值電壓75U（BR）FBV反饋電路整流管的最高反向峰值電壓(24) 部分參數(shù)的補(bǔ)充對(duì)于表5中交流磁通密度有兩個(gè)計(jì)算公式： （） （）式中最大磁通密度BM=，KRP=，代入式（）算出BAC=。式（）可作為驗(yàn)證公式[7]。磁芯無氣隙時(shí)的相對(duì)磁導(dǎo)率與磁芯不留間隙時(shí)的等效電感AL、有效磁路長(zhǎng)度l、磁芯有效橫截面積SJ之間，存在下述關(guān)系式 （）將AL=，l=，SJ= cm2，代入式（）得到= 單片開關(guān)電源中電子元器件的選擇 選擇鉗位二極管和阻塞二極管(1) 瞬態(tài)電壓抑制器的工作原理瞬態(tài)電壓抑制器亦稱瞬變電壓抑制二極管，其英文縮寫為TVS ( Transient voltage Suppressor)，是一種新型過壓保護(hù)器件。由于它的響應(yīng)速度極快、鉗位電壓穩(wěn)定、體積小、價(jià)格低，因此可作為各種儀器儀表、自控裝置和家用電器中的過壓保護(hù)器。還可用來保護(hù)單片開關(guān)電源集成電路、MOS 功率器件以及其他對(duì)電壓敏感的半導(dǎo)體器件[10]。瞬態(tài)電壓抑制器是一種硅PN結(jié)器件，其外型與塑封硅整流二極管相似，（a）。常見的封裝形式有DO－4A27K、A37K，它們?cè)?5 ℃以下的額定脈沖功率分別為2W、5W、15W，在25 ℃、1/120s條件下可承受的浪涌電流分別可達(dá) 50A、80A、200A。、（mm）等規(guī)格。TVS的符號(hào)與穩(wěn)壓管相同 ，（b），（c）所示。(c)中 ，UB、IT分別為反向擊穿電壓（即鉗位電壓）、測(cè)試電流。UR為導(dǎo)通前加在 器件上的最大額定電壓。有關(guān)系式UR≈。 IR是最大反向漏電流。Uc是在1ms時(shí)間內(nèi)器件可承受的最大峰值電壓。有關(guān)系式UCUBUR。IP是瞬時(shí)脈沖峰值電流。因IP、IT、IR分別屬于A、 mA、μA這三個(gè)數(shù)量級(jí)，故IPIT IR。TVS的峰值脈沖功率PP與干擾脈沖的占空比（D）以及環(huán)境溫度（TA）有關(guān)。當(dāng)D↓時(shí)PP↑，反之亦然。而當(dāng)TA↓時(shí)PP↑。PP值通常是在脈寬1ms、脈沖上升沿為10μs、D=％的條件下測(cè)出的，使用時(shí)不得超過此值。 （a）外形 （b）符號(hào) （c）伏安特性 瞬態(tài)電壓抑制器瞬態(tài)電壓抑制器在承受瞬態(tài)高電壓（例如浪涌電壓、雷電干擾、尖峰電壓）時(shí) ，能迅速反向擊穿，由高阻態(tài)變成低阻態(tài)，并把干擾脈沖鉗位于規(guī)定值，從而保證電子設(shè)備或元器件不受損壞。鉗位時(shí)間定義為從零伏達(dá)到反向擊穿電壓最小值所需要的時(shí)間。TVS的鉗位時(shí)間極短，僅1ns，所能承受的瞬態(tài)脈沖峰值電流卻高達(dá)幾十至幾百A。其性能要優(yōu)于壓敏電阻器（VSR），且參數(shù)的一致性好。 (2) 阻塞二極管反向恢復(fù)時(shí)間tIr反向恢復(fù)時(shí)間tIr的定義是電流通過零點(diǎn)由正向轉(zhuǎn)向反向，再由反向轉(zhuǎn)換到規(guī)定低值的時(shí)間間隔。它是衡量高頻整流及續(xù)流器件性能的重要技術(shù)指標(biāo)。，IF為正向電流，IRM為最大反向 恢復(fù)電流，tIr為反向恢復(fù)電流，通常規(guī) 定Irr=。當(dāng)t≤t0時(shí)，iF=IF。 當(dāng)tt0時(shí)，由于整流管上的正向電壓突然變成反向電壓，因此正向電流迅速減小，在 t=t1時(shí)刻，iF=0。然后整流管上流過反向電流iR，并且iR逐漸增大；在 t=t2時(shí)刻達(dá)到最大反向電流IRM。此后反向電流逐漸減小，并且在t=t3時(shí)刻達(dá)到規(guī)定值Irr。從t2到t3的反向恢復(fù)過程與電容器放電過程有相似之處。由t1到 t3的時(shí)間間隔即為反向恢復(fù)時(shí)間trr。 反向恢復(fù)電流的波形快恢復(fù)二極管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 快恢復(fù)二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通二極管不同，它是在P型、N型硅材料中增加了基區(qū)I，構(gòu)成P－I－N硅片。由于基區(qū)很薄，反向恢復(fù)電荷很小，不僅大大減小了trr值，還降低了瞬態(tài)正向電壓，使管子能承受很高的反向工作電壓?？旎謴?fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間一般為幾百ns，～，正向電流是幾A至幾 kA，反向峰值電壓可達(dá)幾百V至幾kV。超快恢復(fù)二 極管則是在快恢復(fù)二極管基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，其反向恢復(fù)電荷進(jìn)一步減小，trr值可低至幾十ns。20A以下的快恢復(fù)二極管及超快恢復(fù)二極管大多采用TO220封裝。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)看，可分成單管、對(duì)管兩種。對(duì)管內(nèi)部包含兩只快恢復(fù)或超快恢復(fù)二極管，根據(jù)兩只二極管接法的不同，又有共陰對(duì)管、共陽對(duì)管之分。幾十A的快恢復(fù) 、超快恢復(fù)二極管一般采用TO3P金屬殼封裝，更大容量（幾百A至幾kA）的管子則采用螺栓型或平板型封裝[3]。(3) 關(guān)于鉗位二極管和阻塞二極管的選取對(duì)于像TOPSwitchII這樣的中低功率類型單片開關(guān)電源，可選UB=180V的瞬態(tài)電壓抑制器。對(duì)于鉗位二極管和阻塞二極管的選取參見表6：表6 鉗位二極管和阻塞二極管的選取u/V鉗位電壓UB鉗位二極管（TVS）阻塞二極管（SRD）100/11590P6KE91（91V/5W）BYV26B（400V/1A）85～265200P6KE200（200V/5W）BYV26C（600V/1A）230177。35200P6KE200（200V/5W）BYV26C對(duì)于TVS和阻塞二極管，還可以選取其它型號(hào)的管子，如表7和表8所示：表7 單片開關(guān)電源常用TVS的型號(hào)型號(hào)Un/VP/Wt/nsP6KE919151P6KE15015051P6KE2002005(600*)1BZY97C1201201BZY97C2002001BZT03C1201201表8 阻塞二極管選取原則單片開關(guān)電源集成電路阻塞二極管的反向耐壓超快恢復(fù)二極管型號(hào)示例TOP100系列400UF4004BYV26BMUR140TOP200系列600UF4005BYV26CMUR160TOPSwitchII系列600UF4005BYV26CMUR160 輸出整流管的選取開關(guān)電源的輸出整流管宜采用肖特基二極管，這有利于提高電源效率。典型產(chǎn) 品有Motorola公司生產(chǎn)的MBR系列肖特基二極管。所 選肖特基管必須滿足條件URM≥2U（BR）S （）Id≥3IOM （）式（）中次級(jí)整流管的最大反向峰值電壓2U（BR）S由式（）決定： （）單片開關(guān)電源的輸出電壓Uo=24V，最大連續(xù)輸出電流IOM=，最大輸出功率POM=50W。已知高頻變壓器的初級(jí)匝數(shù)NP=83匝，次級(jí)匝數(shù)Ns=15匝，直流輸入電壓最大值UImax=375V（對(duì)應(yīng)于交流輸入電壓最大值umax=265 V）。由式（）可計(jì)算出U(BR)S=。再根據(jù)式（）求得URM≥。將IOM=（）中得到Id≥。需要指出，肖特基二極管的最高反向工作電壓一般不超過100V，僅適合作低壓、大電流整流用。當(dāng)UO≥30V時(shí)，須用耐壓100V以上的超快恢復(fù)二極管來代替肖特基二極管，此時(shí)電源效率略有下降。此時(shí)U(BR)S=，URM≥，已不再適合采用肖特基二極管，如上所述，采用耐壓100V以上的超快恢復(fù)二極管。由表9可選出合適的二極管：表9 Motorola公司部分型號(hào)的超快恢復(fù)二極管數(shù)據(jù)表二極管類型產(chǎn)品型號(hào)URM/VId/ATIr/ns廠家輸出整流管