【文章內(nèi)容簡介】 流又下降，它作為最小值的輸入電壓與輸出電流的界限時，就不能維持正常的振蕩，產(chǎn)生如圖28所示的間歇振蕩。這樣，變壓器就會發(fā)出振動聲響。因此，必須有最小負載電流，若負載不能保證不開路時，可在輸出端接入假負載電阻R。如圖29所示，最小負載電流消耗在此電阻R中。圖28 間歇振蕩實例圖29 防止間歇振蕩的電路主開關(guān)電路中還有保護開關(guān)晶體管的保護電路。電源接通瞬間或輸出短路時，光電耦合器停止工作，為截止狀態(tài)。為此，基極電流全部流經(jīng)的基極。當輸入電壓較高時，基極電流與輸入電壓成比例增大，晶體管集電極電流峰值也成比例增大。因整流平滑后的直流電壓變動范圍為105195V，195V時的集電極電流峰值時105時的2倍。這樣，變壓器變成飽和狀態(tài)，或破壞的安全工作區(qū)，于是就需要加過流保護電路，防止集電極電流增大。圖210是幾種過流保護實例。最常用的是圖（a）所示電路，采用專用的過流保護晶體管。圖（b）電路是用兩個二極管替代晶體管電路。圖（c）是基極電流控制晶體管兼有保護電路功能。圖210 過電流保護電路實例此例中的過流保護電路如圖211所示，當開關(guān)晶體管的集電極電流增加時，若過流檢測電阻R兩端電壓與的之和接近的與的正向壓降之和，則基極電流通過分流，從而減少基極電流，因此，限制了的集電極電流，到達保護目的。 圖211 過電流保護電路及其工作波形圖212 吸收電路及其工作波形吸收電路的等效電路與工作波形如圖313所示，二極管導(dǎo)通期間，晶體管的集電極與發(fā)射極的電壓是輸入電壓和吸收電路中電容充電電壓之和。流經(jīng)二極管的電流其峰值較大，如圖中所示，但平均電流小，其耐壓等于或大于。另外，由波形可知，電路中較大，因此選用噪聲性良好的二極管，圖36中的選FR，與其并聯(lián)的電容改善了二極管噪聲特性。 圖213 輸出整流波形及其工作波形 輸出整流濾波電路是由整流二極管、電解電容和扼流圈組成。流經(jīng)二極管的電流如圖213所示，它與開關(guān)晶體管集電極電流相反，線性下降。有效電流為平均電流（輸出電流） ∽ 。二極管上加的反向電壓為輸出電壓的2 ∽ 3倍。此例中采用FD二極管。電壓檢測電路是LED光量隨輸出電壓的微小變化，從而控制輸出電壓，使其穩(wěn)定的電路。當輸出電壓為8V以下時，檢測電路采用可變串聯(lián)穩(wěn)壓器，如圖215(a)所示，輸出電壓。當輸出電壓為8V以上時，采用 路，如圖214（b）所示，輸出電壓。 圖214 電壓檢測電路第三章 開關(guān)電源電路設(shè)計一、開關(guān)電源設(shè)計步驟 圖31所示是RCC的設(shè)計程序，現(xiàn)按程序說明如下。圖31 RCC設(shè)計程序1． 確定電源規(guī)格 輸入電壓： DC36V 輸入電壓變化范圍： 177。20% 輸出電壓： DC15V 輸出電壓變化范圍： 177。1% 輸出功率為； 45W2． 確定占空比D和頻率f 設(shè) 設(shè)最低振蕩頻率。低于25KHZ的頻率即為音頻域，回發(fā)出刺耳的撥號音。而提供就會增大開關(guān)損耗。RCC在輸出電流減小時頻率會增高，以致達200KHZ以上。這樣就會因不能配合開關(guān)晶體管的工作而致?lián)p耗增加。3. 輸入直流電壓的計算 = ～ 4． 一次電流的峰值、圈數(shù)比N和一次電感的計算?，F(xiàn)以輸出電壓最低、輸出電流為過流保護設(shè)定點（的120%）的情況進行計算。RCC在該點時最大，f最小。設(shè)=， =，η=，由=15V得=+ +=15 + + = （V）變壓器的輸出功率因15V輸出電流是過流檢測點，為3A，所以 = 3 = （W） （A）ON時為： （μS）一次和二次（5V線圈）圈數(shù)比N為： 一次線圈電感為： （mH）5．磁芯的選用磁芯選用EEC28L（TDK）圖32和圖33是磁芯和繞線管的示意圖。6． 匝數(shù)NN2的確定二次線圈的匝數(shù)為： S：磁芯有效截面積 ：最大磁通密度3000高斯（匝）一次線圈的匝數(shù)為： （匝）圖32 磁芯示意圖圖33 繞線管示意圖表31 磁芯尺寸（mm） ABФCFl表32 饒線管尺寸（mm）AФBC7. 變壓器的設(shè)計一定要檢驗線圈能否容入所選的磁芯。因此要先計算出通過線圈的電流。電流在輸入電壓最低和輸出電流最大時最大，此時變壓器的輸出功率為： =3= (W)∴ (A)電流波形變化如圖34所示∴有效值 (A)流入變壓器15V線圈的電流的峰值可按下式從輸出電流求出 圖34 通過線圈的電流計算 (A)有效值為： (A)變壓器需要有供給晶體管的基極電流的基極線圈，因此要算出該線圈的匝數(shù)如圖35，即使輸入電壓V1最低時，因此為：圖35 基極線圈的設(shè)計 (匝)設(shè)，則晶體管VT1基極電流為： (A)∴有效值 (A)下面談?wù)劥_定線圈用導(dǎo)線（漆包線）的線徑問題。縮小導(dǎo)線線經(jīng)無疑可嵌入繞組節(jié)距，但因線圈電阻部分發(fā)熱過大，可能不合適。因此，作為確定導(dǎo)線線經(jīng)的指標，就要考慮導(dǎo)線的電流密度。＝導(dǎo)線的單位截面流過的電流（A/）=I/S I ： 電流 S ： 截面積然而，確定不是容易的。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。變壓器的環(huán)境溫度是氣溫加內(nèi)部上升溫度，而內(nèi)部上升溫度難以確切估計（尤其是安裝密度過大時），電流密度（或線圈的損耗）和變壓器的溫升的關(guān)系就更難成立。其中采用自然冷卻還是風(fēng)扇冷卻就有很大差異。因困難很大，所以要使用以往的經(jīng)驗值。，風(fēng)扇冷卻以3 ～ 6 A/為宜。變壓器小時，最好選較大值，變壓器大時則要選較小值。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。這里按=4 A 進行設(shè)計以下談?wù)劥_定線圈的導(dǎo)線尺寸（導(dǎo)線線經(jīng)）問題計算一次線圈所需截面積。其它線圈同樣，其導(dǎo)線確定結(jié)果如表31所示。同理，二次線圈采用三根并聯(lián)。 表31線圈設(shè)計結(jié)果線 圈次 數(shù)Irms/A 導(dǎo)線IdA/mm層數(shù)一 2 二 1 B初級線圈剩余注：1. 使用一級漆包線。2．一、二次線圈使用1根要加粗，故分別用2根、三根并聯(lián)。3. 基極線圈的尺寸于一次同，減少了導(dǎo)線種類。按所使用的磁性和饒線管計算線圈的繞組節(jié)距，、。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。在安全上，確保一次、二次線圈的絕緣很重要，各國安全標準對絕緣材料和絕緣距離也都有詳細規(guī)定。這里采用將一次線圈和線圈交替重疊卷繞法以達到良好的磁性耦合。為符合UL（美國）CSA（加拿大）標準，要在繞線管兩端裝上2mm的絕緣帶，以取沿面放電的最短距離。因此，=20mm。在一次、二次間裝入3層絕緣膠帶，并規(guī)定一次和二次間的耐壓為1250V。現(xiàn)計算繞組節(jié)距高20mm時，各線圈層數(shù)。設(shè)線圈外形為r，則一次線圈繞一層的匝數(shù)為： （匝）所以層數(shù)是： 圖36 繞組節(jié)距 (層) 因此，一次線圈為2層。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。同理，二次線圈層數(shù)為一層。最后，要檢驗線圈的厚度是否達到繞組節(jié)具的厚度。線圈的厚度d為： r：電線徑 l：層數(shù) dt：絕緣膠帶的厚度考慮到空余。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，總15張從表21可得：d=（2++15）=〈 結(jié)果跟磁芯相符。此時如果跟磁芯不符，就要把磁芯改大再計算。如顯得過緊時，也可考慮稍增大電流密度的方法。反之，在空余過大時，會造成磁芯過大，因而要減磁芯尺寸后再進行計算。圖37所示為上述變壓器的設(shè)計程序。 圖37 變壓器的設(shè)計程序 設(shè)計晶體管之前的變壓器時，要檢查一下已計算的參數(shù)的情況，并按4項設(shè)定的輸入電壓最低、15出電流為過流設(shè)定點輸出電流最大的調(diào)節(jié)進行計算。因圈數(shù)比為： 所以可分別得： （A） (181。s) (181。s) 因此： （KHZ） (高斯)就輸入電壓最高，＝。為： （W） （A） （181。s） （181。s）因此： KHZ 晶體管的電壓實際波形如圖38所示。從轉(zhuǎn)換到時，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，就是由這種電量導(dǎo)致的一種波形。因漏電感得計算有困難，故這里按下式進行設(shè)計。 因 V，所以確定 V圖38 晶體管的圖39 復(fù)位電路和浪涌電壓保護電路圖39所示是一次線圈的復(fù)位電路和減振電路。在該設(shè)計例中設(shè)復(fù)位電路中得為33K，不過要邊觀察 工作時的 波形而定。表示由一次電路的電感成分產(chǎn)生的浪涌電壓。晶體管的兩端裝有C、R，以控制峰值。該C、R值可參考設(shè)計例采用嘗試法確定。 的集電極電壓的最高值是： （V） 集電極電流的峰值 （A）∴ 決定選用2SC519A型晶體管表23 晶體管的特性 2SC519A參數(shù) 項 目符 號額 定 值單 位極限參數(shù)結(jié) 溫150集電極、發(fā)射極電壓110V集 電 極電 流DC7A峰 值A(chǔ)電熱特性直流電流放大系數(shù)15集電極、發(fā)射極飽和電壓2V基極飽和電壓V熱 電 阻存 儲 時 間181。s上 升 時 間181。s下 降 時 間181。s下面計算晶體管的損耗：晶體管的電流波形從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。該電流的峰值會按電容值變化， 這里設(shè)定為。擴大這時的和，即呈圖311（a）的狀態(tài)。而從ON到OFF轉(zhuǎn)移時，即呈圖（b）的狀態(tài)。設(shè)，則ON時的損耗和OFF時的損耗可分別按下式計算。 圖310 晶體管的電流圖311 ON、OFF時的晶體管的電流、電流 on時的損耗 （W） off時的損耗 （W） 設(shè)的飽和電壓,則： 時損耗 （W）∴ 的損耗 （W）9． 輸出二極管的選定通過二極的電流波形如同圖34的。但實際上一定要考慮時反向漏電流通過的問題。因時的反向電壓為： 所以其最大值（V）按該電壓可使用肖特基勢壘二極管，選擇F107 為確定散熱片的大小，要計算二極管的損耗，正向電流通過時的損耗為： W根據(jù)管殼和散熱器間的熱電阻和 ∴ 設(shè)為100，在環(huán)境溫度為60，所需散熱器熱電阻為： 通過電容的紋波電流 ，如圖312，有效值在輸入電壓最低， 圖312輸出電容的紋波電流輸出電壓最大時最大。 = = （A） ，可以幾個電容并聯(lián)。 僅此，輸出紋波電壓就很大，所以如電路圖的輸出上裝有LC濾波器，使其衰減。L確定為數(shù),C確定為上述所選容量的1/4左右。11. 復(fù)位電路和吸收電路參數(shù)確定圖312中電路是通過把磁能作為熱能進行消耗的電路，ON時，儲存在里的磁通為： 圖 312 復(fù)位電路設(shè)的電壓為，則消耗熱能為： ∵ = ∴ 加在上的峰值電壓為： =∴ 式中是時的值，因為為400V，那么按80%使用率為320V∴ 時間常數(shù)要絕對比周期T大，約為10倍左右 （181。F）的漏極電流為： （A） 輸出變壓器一次線圈的等效負載電阻為： （Ω）設(shè)變壓器漏電感 （181。H） 由知 ∴ （Ω） （pF） 第四章 性能改善措施41 保護電路一、過電壓保護電路過電壓發(fā)生大多認為時檢測線路斷開或者控制電路損壞。過電壓發(fā)生時首要任務(wù)是保護負載，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電路，過電壓發(fā)生時一