【文章內(nèi)容簡介】 有浪涌抑制器都要用 EMI 濾波電感和串連阻抗來防止超過它們額定的瞬時能量。 EMI 電感極大地減少了瞬時電壓峰值，并在時間 上把它延長，這樣提高了抑制器的工作壽命。但是，不同的浪涌抑制器技術(shù)所串連的內(nèi)部電阻特性也不一樣。 浪涌電壓抑制器件基本上可以分為兩大類。第一種類為橇棒（ Crowbar）器件，另一類為箝位保護器，即保護器件在擊穿后，其兩端電壓維持在擊穿電壓上不再上升，以箝位的方式起到保護作用。常用的箝位保護器是氧化鋅壓敏電阻 ＭＯＶ，瞬態(tài)電壓抑制器（ＴＶＳ）等。 單相橋式整流電路和電容濾波電路 單相橋式式整流電路適用與 1KW 以下的整流電路中。 完成這一電路主要是靠二極管的單向?qū)щ娮饔?，因此二極管 是構(gòu)成整流電路的關(guān)鍵元件。 (a) 工作原理 單相橋式整流電路是最基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路，因為是由四只整流二極管 D1～ D4 接成電橋的形式，所以稱為橋式整流電路。如圖 1（ a）所示。 為了更清楚的解釋其工作原理，我將橋式整流電路的輸出直接接一個負(fù)載。在分析整流電路工作原理時，整流電路中的二極管是作為開關(guān)運用，具有單向?qū)щ娦浴８鶕?jù)圖 1（ a）的電路圖可知： 基于 MOSFET 控制的反激式開關(guān)電源設(shè)計 （ a）橋式整流電路 （ b）波形圖 圖 1 單相橋式整流電路 當(dāng)正半周時，二極管 D D3 導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周。 電流由 TR 次級上端經(jīng) D1→ RL → D3 回到 TR 次級下端，在負(fù)載 RL上得到一半波整流電壓。 如圖 4 當(dāng)負(fù)半周時，二極管 D D4 導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周。 電流由 Tr次級的下端經(jīng) D2→ RL → D4 在負(fù)載電阻上正、負(fù)半周經(jīng)過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。單相橋式整流電路的 波形圖見圖 1（ b）。 參數(shù)計算 根據(jù)圖 1（ b）可知，輸出電壓是單相脈動電壓，通常用它的平均值與直流電壓等效。輸出平均電壓為 : 基于 MOSFET 控制的反激式開關(guān)電源設(shè)計 流過負(fù)載的平均電流為 : 流過二極管的平均電流為 : 二極管所承受的最大反向電壓 二級管的選擇應(yīng)主要考慮以上兩個因素。在這次設(shè)計中，我選用的是二級管IN4004。 2 電容濾波電路 濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現(xiàn)濾波。電容器 C 對直流開路，對交流阻抗小，所以 C 應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。經(jīng)過濾波電路后，既可保留直流分量，又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。 (a) 電容濾波電路結(jié)構(gòu) 現(xiàn)結(jié)合單相橋式整流和電容濾波電路為例來說明。電容濾波電路如圖 2 所示，在負(fù)載電阻上并聯(lián)了一個濾 波電容 C。 圖 2 電容濾波電路 (b) 濾波原理 若 V2 處于正半周，二極管 D D3 導(dǎo)通，變壓器次端電壓 V2 給電容器 C 充電。此時 C 相當(dāng)于并聯(lián)在 v2 上，所以輸出波形同 v2 ，是正弦波。 當(dāng) v2 到達(dá) ?t=?/2 時，開始下降。先假設(shè)二極管關(guān)斷，電容 C 就要以指數(shù)規(guī)律向負(fù)載Ｒ L 放電。指數(shù)放電起始點的放電速率很大。在剛過 ?t=?/2 時，正弦曲線下降的速率很慢。所以剛過 ?t=?/2 時二極管仍然導(dǎo)通。在超過 ?t=?/2 后的某基于 MOSFET 控制的反激式開關(guān)電源設(shè)計 個點，正弦曲線下降的速率越來越快，當(dāng)剛 超過指數(shù)曲線起始放電速率時，二極管關(guān)斷。所以在 t2 到 t3 時刻，二極管導(dǎo)電，Ｃ充電， Vi=Vo 按正弦規(guī)律變化； t1到 t2 時刻二極管關(guān)斷， Vi=Vo 按指數(shù)曲線下降，放電時間常數(shù)為 RLC。電容濾波過程見圖 3。 圖 3 電容濾波電路波形 (c) 外特性 整流濾波電路中，輸出直流電壓 VO 隨負(fù)載電流 IO 的變化關(guān)系曲線如 圖 4 所示。 圖 4 電容濾波外特性曲線 (d) 電容濾波電路參數(shù)的計算 負(fù)載平均電壓 VL 升高，紋波減少，且 RLC 越大，電容放電速率越慢，則負(fù)載電壓中的紋波成分越小，負(fù)載平均電壓越高。為了得到平滑的負(fù)載電壓，一般?。? 基于 MOSFET 控制的反激式開關(guān)電源設(shè)計 在本設(shè)計中，我采用 AD250V的 100181。F 電容。 電容濾波電路的計算比較麻煩，因為決定輸出電壓的因素較多。一般常采用以下近似估算法： RLC =（ 3?5） 的條件下，近似認(rèn)為 VO=。 輸入整改階段將能夠轉(zhuǎn)換輸入電壓，范圍從 90 到 310 伏交流電，并將其轉(zhuǎn)換為直流電壓。整改階段包括一個共模電感（用來隔離電路），全橋整流，電容。在這一階段重要的考慮是選擇二極管，是處理高輸入電壓的能力。圖 顯示的PSpice 電路圖這是用來模擬輸入整改階段。用于計算正確的輸入整流電路的電容值方程式如公式 [1]。 ()( m in ) ( )0 .3 *** in a vgin in in rip p le p k p kPC f V V?? () inf 是從電源電壓頻率 inV 是最小峰值 AC 線糾正價值 rippleV 是峰峰值電壓跌落所需的輸入電容上的 從二極管被選為最大輸入電流和電壓計算。最小的投入是計算方法為： 90 VAC 的輸入電壓，最大輸入電壓 310 伏交流電作為指定。方程 ， ，和 被用來選擇正確的輸入整流二極管 [1]。 ( )(m a x)1 .4 1 4 *R in pk pkVV ?? () ( )(m ax) *F in DCII? () 5*FSM FII? () 基于 MOSFET 控制的反激式開關(guān)電源設(shè)計 圖 。投入整改階段的 PSpice 示意圖 開關(guān) 設(shè)計 反激 變壓器設(shè)計 反激式指當(dāng)功率 MOSFET 導(dǎo)通時，就將電能儲存在高頻變壓器的初級繞組上，僅當(dāng) MOSFET 關(guān)斷時，才向次級輸送 電能 。 其拓?fù)?、主要波形和一些估計參?shù)，如圖 32。 反饋CinCoutVoutVin+++控制TN 1 N 2DSW 基于 MOSFET 控制的反激式開關(guān)電源設(shè)計 VswVinISECIpriVinflybkVsatIswIDttt000 ? ?? ?mininouytPK V PI ? outinsw VVV ?? WWPout 1000 —? 圖 32 反激式電路 控制器設(shè)計 必須有一個控制使用反激轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的方法。要做到這一點，一個電流控制的脈沖寬度調(diào)制控制器使用。這個控制器的功能是 最 基本的。圖 揭示了內(nèi)部控制電路的簡化版本，并有助于解釋其功能的主要 工作。 基于 MOSFET 控制的反激式開關(guān)電源設(shè)計 該電阻器（ RT）和電容上述表示的 UC3845（ CT）都用于開發(fā)控制器的頻率。這種特定的控制器有一個 500KHz 的，并與逆轉(zhuǎn)錄和 CT 一值的上限頻率可以指定工作頻率為 100KHz 在這種情況下。 在某些情況下，從輸出電壓的反饋將直接反饋到該控制器，但由于孤立的問題，我們使用一個單獨的反饋網(wǎng)絡(luò)（在 節(jié)中介紹），因此我們綁腳 2（電壓反饋輸入）對地。如果使用了該引腳的電壓司將開發(fā)需要發(fā)生在 2 腳 的信號為基礎(chǔ)的電壓所需的輸出了 。例如，如果我們需要一個 的輸出信號，我們將使用 和 的 K 歐姆的分壓網(wǎng)絡(luò)和航線就此向電壓反饋輸入電阻。 當(dāng)前控制方法是通過一個電流感應(yīng)電阻（ RS），這是與 MOSFET 的漏極和地坐落。該電阻的發(fā)展對電流通過開關(guān)量為基礎(chǔ)的電壓和電流，一旦達(dá)到最大值，開關(guān)是關(guān)閉的。這是通過一個比較器，觸發(fā)器系列，數(shù)字邏輯 控制的主要目的就是要保持輸出電壓一定，而負(fù)載電流可以有很大的變化范圍，這就是要通過負(fù)反饋來達(dá)到這個目的。所有的電源控制器，無論線性電源還是開關(guān)電源，都要檢測輸出電壓。選擇控制 IC極其重要 ，如果選擇不正確，會使電源工作不穩(wěn)定而浪費寶貴的時間?？傮w上說，正激式拓?fù)溆秒妷盒涂刂破?，升壓式拓?fù)渫ǔＳ秒娏餍涂刂啤５@也不是一成不變的規(guī)則，因為每一種控制方法都可以用到各種拓?fù)渲腥ィ皇堑玫降慕Y(jié)果不一樣而已。各種控制方法見表 4－ 1。 表 4－ 1 PWM 控制器控制方法 基于 MOSFET 控制的反激式開關(guān)電源設(shè)計 控制方法 最適宜的拓?fù)? 說明 具有輸出平均電流反饋的電壓型控制 正激式電路 輸出電流反饋太慢，會使功率開關(guān)失效 具有輸出電流逐周限制的電壓型控制 正激式電路 具有很好的輸出電流保護功能，通常檢測高壓側(cè)電流 電流滯環(huán)控制 正激式和升壓式 電路 有很多專利限制，控制 IC 少 電流型控制，由時鐘脈沖導(dǎo)通 Boot 電路和反激式電路 具有很好的輸出電流保護功能，控制 IC 很多，通常采用GND 驅(qū)動開關(guān) 在這個電路中，影響電源控制器 IC 選擇的主要因素是：需要有 MOSFET 驅(qū)動（圖騰柱驅(qū)動），單極性輸出，能把占空比限制 50%內(nèi)，電流型控制，器件數(shù)目少，欠電壓封鎖，低成本