【正文】 電路當(dāng)中可以取R1=107kΩ，R2=768kΩ。一個(gè)容量不小于1000pF的小電容C必不可少，可以提高對(duì)噪聲的抗干擾能力。實(shí)際電路可取C=。(4)工作頻率和最大占空比當(dāng)輸入電壓較低時(shí)，有源箝位變換器主開關(guān)的漏源極間電壓，會(huì)迅速上升。精確的占空比控制可以幫助設(shè)計(jì)者完全對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，從而主開關(guān)不用擔(dān)心超過(guò)其電壓閾值。NCP1562可以進(jìn)行精確的占空比控制。通過(guò)PIN6引腳RTCT上的電阻RT、電容CT對(duì)占空比和頻率進(jìn)行控制。電阻接在基準(zhǔn)PIN8和PIN6引腳之間，電容接在PIN6和PIN5(地)之間。變換器設(shè)計(jì)的工作頻率為100kHZ。通過(guò)查NCP1562工作手冊(cè)上的圖24可以得到，RT取值為30kΩ。如此，通過(guò)下面公式即可推導(dǎo)出CT的取值。 (38)式中 VV鋸齒波的最小值(2V)VP鋸齒波的最大值(3V)IRCCT放電電流(500uA)經(jīng)過(guò)計(jì)算，CT=，在次對(duì)照NCP1562工作手冊(cè)上的圖23，可以另CT取值470pF，此時(shí)發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果與理想工作波形非常的接近。(5)電壓前饋正激變換器通過(guò)維持一個(gè)恒定的變壓器伏秒積，調(diào)節(jié)輸出電壓。如果最大伏秒積超過(guò)一定限度，變壓器將飽和，還可能損壞系統(tǒng)。因此，在正激變換器中，精確控制伏秒積是非常關(guān)鍵的。NCP1562通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)與輸入電壓成比例的電壓前饋斜坡并與誤差信號(hào)相比較來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓前饋，進(jìn)而完成對(duì)伏秒積的限制。輸入電壓通過(guò)外接的電阻RFF對(duì)外接的電容CFF充電來(lái)產(chǎn)生斜坡。在輸入電壓固定的時(shí)候，誤差信號(hào)單獨(dú)控制占空比，當(dāng)輸入電壓變化時(shí)，前饋斜坡的斜率也跟著改變，完成對(duì)占空比的控制。正常工作情況下，斜坡峰值低于3 V，留有的一定裕量，可以保證變換器在暫態(tài)時(shí)的快速響應(yīng)。其具體電路接法如下圖312所示：圖312 電壓前饋電路分壓器RC的選擇以上升斜坡到達(dá)3 V的時(shí)間來(lái)決定最大開通時(shí)間，在關(guān)斷時(shí)，通過(guò)對(duì)CFF電容有效接地來(lái)終止斜坡。計(jì)算CFF和RFF的公式如下： (39) (310)式中 IFF(D) CFF電容的放電電流。經(jīng)過(guò)計(jì)算，RFF≥，實(shí)際電路當(dāng)中取標(biāo)準(zhǔn)值110kΩ。CFF=，實(shí)際電路取標(biāo)準(zhǔn)值390pF。此引腳在正常工作模式或是待機(jī)模式時(shí)，需要被有效接地放電，以防止被充電到輸入電壓。(6)軟啟動(dòng)NCP1562通過(guò)PIN10引腳SS的電壓與前饋電壓斜坡進(jìn)行比較來(lái)完成軟啟動(dòng)。在引腳SS和地之間外接電容CSS來(lái)調(diào)節(jié)軟啟動(dòng)，電容被一個(gè)10uA的恒流源充電。，因此，軟起動(dòng)都會(huì)結(jié)束。在穩(wěn)定的工作條件下， V。 反饋回路變換器通過(guò)負(fù)反饋來(lái)調(diào)節(jié)占空比進(jìn)而控制輸出電壓，如果反饋環(huán)不穩(wěn)定，變換器也將會(huì)振蕩。所以一個(gè)好的變換器需要一個(gè)性能良好的反饋環(huán)。本次設(shè)計(jì)采用PI調(diào)節(jié)器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正，效果良好。現(xiàn)在許多電路的反饋都采用TL431，PC817配合，作為參考、隔離、取樣。TL431集成電路是三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管，通過(guò)兩個(gè)外部電阻可從基準(zhǔn)腳編程至36V。這些器件顯示出寬工作電流范圍。，而且低輸出噪聲電壓。由于TL431工作方式為并聯(lián)穩(wěn)壓器，所以可以用作正壓或負(fù)壓參考。PC817是常用的線性光藕，常常在各種要求比較精密的功能電路中被當(dāng)做耦合器件，具有上下級(jí)電路完全隔離的作用，相互不產(chǎn)生影響。使之前端與負(fù)載完全隔離，目的在于增加安全性，減小電路干擾，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)完成的反饋校正電路如下圖313所示：圖313 反饋電路對(duì)于上圖的電路，就是確定電阻RRRRR5及 C的值。該電路利用輸出電壓與TL431構(gòu)成的基準(zhǔn)電壓比較，通過(guò)PI調(diào)節(jié)器后，光電耦合器PC817二極管—三極管的電流發(fā)生變化，控制芯片NCP1562的誤差輸入腳，然后與電壓前饋斜坡比較，改變驅(qū)動(dòng)脈沖的占空比，進(jìn)而調(diào)節(jié)輸出電壓，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。從PC817的技術(shù)手冊(cè)查得，當(dāng)二極管正向電流IF在3mA左右時(shí)，三極管的集射極電流ICE在4mA左右變化，而且集射極電壓VCE在很寬范圍內(nèi)線性變化，正好符合要求。因此，可以確定PC817二極管正向電流IF為3mA。從TL431的技術(shù)手冊(cè)可知，IKA可以在從1mA到100mA以內(nèi)很大范圍里變化，一般選擇工作在20mA即可，既可以穩(wěn)定工作，又能提供一部分死負(fù)載。根據(jù)TL431的性能，可知有以下固定關(guān)系： (311)式中 U0輸出電壓 VREF參考電壓，R4的取值不是任意取的，要考慮兩個(gè)因素：(1) TL431參考輸入端的電流一般為20uA左右，為了避免此端電流影響分壓比和避免噪音的影響，一般取流過(guò)電阻R4的電流為參考電流的100倍以上。所以。(2)待機(jī)功耗的要求，在滿足上個(gè)條件情況下盡量取大值。本次設(shè)計(jì)取標(biāo)準(zhǔn)值，R4= kΩ，如此計(jì)算得到R5= kΩ，在實(shí)際電路中取標(biāo)準(zhǔn)值113 kΩ，電阻的精度為1%。由前所述，PC817二極管正向電流IF為3mA，則R1上的壓降為UR1=IFR1，由PC817的技術(shù)手冊(cè)可知，則可以確定R2上的壓降為UR2= UR1+VF，又知流過(guò)R2的電流為IR2=IKAIF，因此可得R2的值為： (312) 當(dāng)R1取值確定后，就可以計(jì)算得到R2的值。本次設(shè)計(jì)取R1=620Ω，則通過(guò)計(jì)算得到R2=180Ω，實(shí)際電路當(dāng)中取此標(biāo)準(zhǔn)值，電阻精度為1%。TL431有一個(gè)死區(qū)電流，R2的目的就是為了能夠提供死區(qū)電流，從而使TL431處于一種正常工作狀態(tài)。如果不能提供死區(qū)電流，在電壓很低時(shí)，系統(tǒng)的輸出有可能混亂。PI調(diào)節(jié)器參數(shù)是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真試湊出的，其中取K=R3/R5=，τ =R3C=。計(jì)算得到R3=，實(shí)際電路中，R3取標(biāo)準(zhǔn)值(精度1%)；C=。 本章小結(jié)本章是本次設(shè)計(jì)的開關(guān)電源驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)部分，首先對(duì)驅(qū)動(dòng)脈沖的三種控制方式進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，接著敘述了開關(guān)電源的三種控制方式，而本次設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)就是運(yùn)用其中的一種方法—電壓控制型進(jìn)行設(shè)計(jì)的。選用了有源箝位開關(guān)電源的專用驅(qū)動(dòng)芯片NCP1562，通過(guò)對(duì)芯片的概述和各個(gè)引腳功能的學(xué)習(xí)，對(duì)NCP1562芯片進(jìn)行了初步的了解。最重要的是芯片外圍電路的搭建，其中主要包括：輸出驅(qū)動(dòng)，電壓前饋，輔助電源，工作頻率，過(guò)流檢測(cè)等內(nèi)容。最后是為了穩(wěn)定輸出電壓而進(jìn)行的反饋回路的設(shè)計(jì)，采用PI調(diào)節(jié)器，三端穩(wěn)壓器件TL431，光耦合器配合完成，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正，使電源性能得到進(jìn)一步優(yōu)化。到此處基本的設(shè)計(jì)就算完成了。第4章 器件選型及系統(tǒng)仿真 第4章 器件選型及系統(tǒng)仿真 器件選型參數(shù)計(jì)算依據(jù)任務(wù)書，本次設(shè)計(jì)的開關(guān)電源的性能指標(biāo)如下：輸入：AC 85～265V(50HZ)輸出：DC 27V，10A輸出電壓紋波小于1%電源效率90%最大占空比75%器件工作頻率：100 kHz 估算直流輸入、輸出功率依據(jù)所設(shè)計(jì)的電源性能指標(biāo)，計(jì)算輸出功率如式(41)所示： (41)依據(jù)輸出功率和效率，可以計(jì)算輸入功率如式(42)所示： (42) 計(jì)算最小和最大直流輸入電壓交流電經(jīng)過(guò)二極管不可控整流后，計(jì)算其最小值如式(43)所示： (43)式中減去的10V為直流紋波及整流橋壓降之和的經(jīng)驗(yàn)值。在計(jì)算最小值時(shí)使用，其值與整流橋后濾波電容大小有關(guān)。計(jì)算最大值如式(44)所示： (44) 整流橋后輸入濾波電容CIN的計(jì)算當(dāng)輸入功率為最大值，f=50HZ。電源效率η=90%時(shí)，輸出濾波電容CIN可以在直流輸入電壓最小值上疊加一個(gè)小幅度的一次側(cè)脈動(dòng)電壓，這是在放電過(guò)程中形成的。計(jì)算CIN的具體公式如下式(45)所示： （45）代入已知數(shù)據(jù)可得： 這是電路的一個(gè)重要參數(shù)，必須選擇合適。為保證濾波效果和電源性能良好，需要留有一定裕量。實(shí)際電路當(dāng)中，取標(biāo)準(zhǔn)值CIN=6800uF。 變壓器參數(shù)計(jì)算(1)變壓器磁芯由公式(242)可得，變壓器視在功率為：本次設(shè)計(jì)，K0=，Kf =，Bw=，fs=100kHZ。鐵氧體鐵芯在允許溫升25℃時(shí)，Kj =366，X=。如此，由公式(241)可得：查鐵氧體鐵芯參數(shù)表，對(duì)比選擇EE30型。其Ae=，Aw=，則AP=Ae* Aw=，比計(jì)算值大些，可以保證有足夠裕量，滿足設(shè)計(jì)要求。(2)估算峰值電流和紋波電流平均電流可由下式(46)計(jì)算得到： (46)峰值電流可由下式(47)計(jì)算得到： (47)紋波電流可由公式(48)計(jì)算： (48)根據(jù)正激變換器的輸入輸出關(guān)系有下式： (49)當(dāng)取Uin=UDin(min)=，D=Dmax=，則可知變壓器匝數(shù)N為：(3)計(jì)算原級(jí)電感值原級(jí)電感值可由下式(410)計(jì)算： (410)式中 Z損耗分配因子。如果Z=1，所有的損耗都在次級(jí)邊；如果Z=0，所有的損耗都在初級(jí)邊。如此，可得原級(jí)電感值為：(4)計(jì)算原、次級(jí)繞組匝數(shù)，計(jì)算次級(jí)繞組匝數(shù)可由下式(411)得到： (411)式中 U0電源輸出電壓，27 V UVD輸出整流二極管正向壓降， V則可得 實(shí)際電路當(dāng)中取整數(shù)，次級(jí)繞組為17匝。原級(jí)繞組匝數(shù)為：實(shí)際電路當(dāng)中取整數(shù)。原級(jí)繞組為51匝。 各半導(dǎo)體器件參數(shù)計(jì)算(1)開關(guān)管SS2參數(shù)計(jì)算開關(guān)管SS2兩者的電壓應(yīng)力僅相差△UC，若忽略△UC的影響，則SS2的漏源極最大電壓可由下式(412)得到： (412)代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：實(shí)際電路當(dāng)中需留有2～3倍的裕量，則S1額定電壓可選擇為900 V。開關(guān)管S1最大電流可由下式(413)得到： (413) 代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：～2倍的裕量，則電流最大值可定為9A。由此可以選擇2SK1358，N溝道型MOSFET，此MOSFET為專用型電源開關(guān)器件。開關(guān)管S2的最大電流可由下式(414)得到： (414) 代入數(shù)據(jù)，可得：～2倍的裕量， A。由此可以選擇2SK1460，P溝道，高速開關(guān)型MOSFET作為箝位開關(guān)。 (2)二極管VDVD2的選擇對(duì)于整流二極管VD1，當(dāng)電感電流連續(xù)時(shí)，△I0=I0/2=5A。則電流峰值可由下式(415)得到： (415)由正激變換器輸入、輸出關(guān)系可知，整流二極管VD1的電壓應(yīng)力可由下式(416)得到： (416)考慮留有一定裕量，最大電壓可取為300 V。由此可選擇超快恢復(fù)型二極管SFF1630CT。續(xù)流二極管VD2的電壓應(yīng)力可由下式(417)得到：