【正文】 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。由此可以選擇2SK1358，N溝道型MOSFET，此MOSFET為專用型電源開(kāi)關(guān)器件。原級(jí)繞組匝數(shù)為：實(shí)際電路當(dāng)中取整數(shù)。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。實(shí)際電路當(dāng)中，取標(biāo)準(zhǔn)值CIN=6800uF。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。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。計(jì)算得到R3=，實(shí)際電路中，R3取標(biāo)準(zhǔn)值(精度1%)；C=。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%。所以。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。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。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。 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。(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)。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。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。(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。變換器設(shè)計(jì)的工作頻率為100kHZ。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(kāi)關(guān)不用擔(dān)心超過(guò)其電壓閾值。實(shí)際電路當(dāng)中可以取R1=107kΩ，R2=768kΩ。系統(tǒng)欠壓開(kāi)啟閾值Vin(UV)由圖311所示的分壓電阻來(lái)決定，具體計(jì)算公式如下： (36)系統(tǒng)的最大工作電壓Vin(OV)可以通過(guò)PIN2引腳UVOV的電壓與基準(zhǔn)參考電壓VOV(3V)比較來(lái)控制。NCP1562為了方便設(shè)計(jì)，包含有欠壓控制檢測(cè)器。當(dāng)需要限流時(shí)，一個(gè)90uA的電流源開(kāi)始對(duì)PIN12引腳的電容進(jìn)行充電，如果電容充電到3V，變換器會(huì)被軟關(guān)斷。但是低通濾波器的穿越頻率得高于工作頻率(100kHZ)，以防止電流檢測(cè)信號(hào)畸變。NCP1562擁有一個(gè)限流電壓閾值VILIM()。NCP1562有兩種過(guò)流保護(hù)方法，逐周期和跳周期。(2)限流電路對(duì)于一個(gè)變換器保護(hù)電路是必要的。濾波電容可由下式計(jì)算： (34)經(jīng)過(guò)計(jì)算，CAUX=196uF，在實(shí)際電路中去CAUX=220uF。主要的不同是它們建立供應(yīng)電壓的速度，來(lái)至于變壓器繞組建立電壓快些，而輸出電感供應(yīng)方式主要依靠輸出V0。(1)輔助電源NCP1562擁有內(nèi)部啟動(dòng)電路，它會(huì)對(duì)接在PIN16引腳VAUX上的電容CAUX充電，直到達(dá)到啟動(dòng)閾值，然后啟動(dòng)電路關(guān)斷，由CAUX來(lái)控制。啟動(dòng)電路將被關(guān)斷。當(dāng)VAUX下降到8V，電流源將恢復(fù)充電。(PGND) 連接到OUT1 和OUT2的地，采用最短連接方式。變換器進(jìn)入到軟關(guān)斷模式，同時(shí)CCSKIP被10uA電流源放電，變換器將重新啟動(dòng)。(CSKIP) 在連續(xù)過(guò)流條件下，變換器將被關(guān)斷。，軟關(guān)斷(SS) 一個(gè)10uA電流源為外接于此腳的電容充電。低頻率的那個(gè)成為從頻率，也可以與外部信號(hào)保持同步。(RTCT) 從參考電壓取樣的外接RTCT來(lái)設(shè)定主輸出的工作頻率和最大占空比，最大工作頻率可達(dá)到1MHZ，通過(guò)對(duì)CT的連續(xù)充放電來(lái)產(chǎn)生一個(gè)幅值在2V到3V之間的鋸齒波。一旦有檢測(cè)到電流限制脈沖，跳周期定時(shí)器將被啟動(dòng)。欠壓點(diǎn)為小于2V，過(guò)壓點(diǎn)為大于3V，欠壓閾值在生產(chǎn)過(guò)程中有3%的誤差，過(guò)欠壓檢測(cè)點(diǎn)均存在100mV的滯后。在過(guò)流條件下，跳周期模式將啟動(dòng)軟關(guān)斷時(shí)序。 驅(qū)動(dòng)芯片NCP1562 芯片簡(jiǎn)要概述NCP1562芯片是一款為高效DCDC有源箝位正激變換器所設(shè)計(jì)的電壓型控制芯片，該芯片可以同時(shí)輸出兩路有重疊時(shí)間的驅(qū)動(dòng)脈沖，以防止兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件同時(shí)導(dǎo)通，還有利于器件軟開(kāi)關(guān)。直到下一個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)到來(lái)，開(kāi)始一個(gè)新的周期。控制型中，速度快的內(nèi)環(huán)控制瞬態(tài)響應(yīng)，速度慢的外環(huán)負(fù)責(zé)優(yōu)化控制精度。 V2控制型控制型是在電流控制型的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，控制型與電流控制型的區(qū)別在于：控制型用濾波電容電壓采樣替代了電流控制型中的比較器的電流采樣輸入。其結(jié)構(gòu)框圖如下圖36所示：圖36 電流控制型結(jié)構(gòu)框圖與電壓型比較，電流型控制具有以下優(yōu)點(diǎn)：⑴電流型開(kāi)關(guān)電源具有更好的電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率。它保留了電壓控制型的輸出電壓反饋控制部分外，又增加了一個(gè)電流反饋控制環(huán)節(jié)，是一個(gè)電壓電流型雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。電壓型控制方式只有一個(gè)控制環(huán)。分頻器:將振蕩器的輸入分頻后輸出,控制門(mén)電路輸出脈沖的頻率。誤差放大器:將取樣電壓和基準(zhǔn)電壓比較放大,送至脈寬調(diào)制電路輸入端。兼有和的優(yōu)點(diǎn)，調(diào)制過(guò)程如圖33所示。圖31 調(diào)制方式 PFM脈沖頻率調(diào)制()調(diào)制方式就是控制芯片根據(jù)輸入電壓的變化，使輸出脈沖周期發(fā)生變化的一種調(diào)制方式。 PWM脈沖寬度調(diào)制()調(diào)制方式就是控制芯片根據(jù)輸入電壓的變化，使輸出脈沖寬度發(fā)生變化的一種調(diào)制方式。然后，對(duì)其工作過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)分析，從而推導(dǎo)出其典型參數(shù)的計(jì)算公式。cm 每匝導(dǎo)線平均長(zhǎng)度，單位cm 一次側(cè)繞組的窗口有效使用系數(shù)(＜1/2)由法拉第電磁感應(yīng)定律可得： (246)由式(245)和(246) 可以得： (247)式(247)中假設(shè)原邊、二次側(cè)的使用系數(shù)相同，為總的窗口使用系數(shù)的1/2，則。 第二種方法是先求出幾何參數(shù)，查表找出磁芯編號(hào)，然后進(jìn)行設(shè)計(jì)，又稱為KG法。確定磁芯尺寸有兩種途徑[8]：第一種途徑是按制造廠商提供的圖表，依據(jù)各種磁芯可傳遞的能量來(lái)選擇磁芯。開(kāi)關(guān)器件S1關(guān)斷到S2開(kāi)通的時(shí)間間隔為T(mén)3T1＜τ2＜T4T1,假如忽略T2T1，則T3T1≈T3T2≈T6T5，如此可得 (234)在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中，式(233)和(234)可按最壞情況(Vi=Vdin(min),D=Dmax,Uc=Ucmax)來(lái)調(diào)節(jié)延遲時(shí)間常數(shù)。延遲時(shí)間過(guò)小，滿足不了要求。然而實(shí)際應(yīng)用電路當(dāng)中，箝位電容的電壓有一定的波動(dòng)。 有源箝位正激變換器典型參數(shù)分析基于以上對(duì)有源箝位正激變換器的工作過(guò)程分析，我們可以推導(dǎo)出變換器參數(shù)計(jì)算公式。此時(shí) (219) (220)當(dāng)結(jié)電容Cs電壓下降到輸入電壓Vi時(shí)，開(kāi)關(guān)狀態(tài)6結(jié)束。持續(xù)時(shí)間為 (215)勵(lì)磁電流為 (216)(5)開(kāi)關(guān)狀態(tài)5在這個(gè)階段，箝位二極管VD自然截止，勵(lì)磁電流開(kāi)始經(jīng)過(guò)箝位開(kāi)關(guān)管S2反向流動(dòng)。負(fù)載電流繼續(xù)流過(guò)VD2，此時(shí)加在變壓器一次側(cè)繞組上的電壓為UC，勵(lì)磁電流開(kāi)始線性減小。持續(xù)時(shí)間為(29)這時(shí)，勵(lì)磁電流達(dá)到了最大值IM(+) (210)(3)開(kāi)關(guān)狀態(tài)3在這個(gè)階段，由于Cs的電壓(UCS)繼續(xù)上升，加在變壓器一次側(cè)繞組上的電壓變負(fù)，因此，二次繞組的電壓也變?yōu)樨?fù)。勵(lì)磁電流和一次側(cè)電流分別為 (23) (24)T1時(shí)刻，勵(lì)磁電流為 (25)T01是開(kāi)關(guān)器件S1的開(kāi)啟時(shí)間Ton，S1的開(kāi)關(guān)周期是Ts，占空比是D，則有 (26)(2)開(kāi)關(guān)狀態(tài)2開(kāi)關(guān)器件S1在T1時(shí)刻被零電壓關(guān)斷時(shí)，二極管VD1繼續(xù)導(dǎo)通。結(jié)合主電路拓?fù)鋱D24和圖25拓?fù)渲饕ぷ鞑ㄐ危岩粋€(gè)開(kāi)關(guān)周期Ts分成七個(gè)工作狀態(tài)來(lái)對(duì)此變換器工作原理進(jìn)行分析。假設(shè)所有半導(dǎo)體器件都是理想器件。(2)箝位開(kāi)關(guān)管是零電壓開(kāi)關(guān)(3)勵(lì)磁能量和漏感能量全部無(wú)損回饋到電網(wǎng)側(cè)但有源箝位正激變換器也有缺點(diǎn)，拓?fù)渲卸嘤昧艘粋€(gè)箝位開(kāi)關(guān)管，使得驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)變得復(fù)雜，而且主開(kāi)關(guān)管是硬開(kāi)通，存在開(kāi)通損耗。但是，開(kāi)關(guān)頻率30kHZ時(shí)，LC諧振電流太大，使得導(dǎo)通損耗增加。 LCD箝位單端正激變換器LCD箝位單端正激變換器[5]能夠?qū)⒆儔浩鞯募ご拍芰糠答伝仉娋W(wǎng)，使變壓器磁通復(fù)位，還能夠有效抑制開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷時(shí)由于漏感能量所造成的電壓尖峰。 RCD箝位單端正激變換器該變壓器磁復(fù)位拓?fù)涔ぷ鬟^(guò)程可以分為五個(gè)階段，由此分析得到拓?fù)鋬?yōu)缺點(diǎn)，其主要缺點(diǎn)在于部分磁化能量消耗在箝位電阻R中，因此電源效率相對(duì)較低。其拓?fù)淙鐖D21：圖21 帶復(fù)位繞組的正激變換器變壓器的磁復(fù)位由繞組N3和二極管VD3(上圖虛線框中所示)來(lái)完成，在開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)期間，變壓器的磁能經(jīng)過(guò)繞組N3和回饋二極管VD3向電源端饋送，完成勵(lì)磁能量的轉(zhuǎn)移并同時(shí)使磁芯的磁化狀態(tài)復(fù)位。這一要求稱作變壓器的磁化狀態(tài)復(fù)位條件。在正激變換器中，變壓器的原、副繞組同時(shí)工作，副繞組中的電流產(chǎn)生的磁通將抵消原繞組電流所產(chǎn)生的磁通（勵(lì)磁磁通除外），因此可以傳遞更大的功率。2）學(xué)習(xí)NCP1562控制芯片的引腳功能，工作原理，完成外圍電路的搭建。(1)由于其中有器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，同時(shí)開(kāi)關(guān)頻率又比較高，因而給供電線路及負(fù)載都會(huì)帶來(lái)高頻干擾。(1)穩(wěn)壓范圍寬 開(kāi)關(guān)電源根據(jù)實(shí)際需要可以做到在輸入85V～265V范圍內(nèi)輸出穩(wěn)壓，且還能保持電路的高效率。(4)輸出整流濾波 將變換器輸出的高頻交流電壓整流濾波得到需求的直流電壓，同時(shí)還可以防止高頻噪聲對(duì)負(fù)載的干擾?；驹硎牵航涣鬏斎腚妷航?jīng)過(guò)電網(wǎng)濾波、整流濾波后得到一個(gè)直流電壓，然后通過(guò)高頻變換器將直流電壓轉(zhuǎn)變成高頻交流電壓，再經(jīng)過(guò)高頻變壓器隔離變換，輸出所要高頻交流電，最后經(jīng)過(guò)輸出整流濾波電路，將變換器輸出的高頻交流電壓整流濾波成所要的直流電。可以想象，開(kāi)關(guān)電源應(yīng)該就是在拓?fù)渲邪雽?dǎo)體器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)的電源。由此可見(jiàn)，開(kāi)關(guān)電源在各個(gè)方面都與人們息息相關(guān)，對(duì)它的研究給人們帶來(lái)的方便是有目共睹的。電子設(shè)備的小型化和低成本化使電源以輕、薄、小和高效率為發(fā)展方向。這些問(wèn)題促使軟開(kāi)關(guān)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。電源相關(guān)技術(shù)的研究正處于迅速發(fā)展的階段，可以想象下面幾個(gè)問(wèn)題是開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的永恒方向： 開(kāi)關(guān)電源頻率要高，這樣動(dòng)態(tài)響應(yīng)才能快，配合高速微處理器工作是必需的，也是減小體積的重要途徑。在20世紀(jì)80年代后的20年為了解決因開(kāi)關(guān)頻率提高而引發(fā)的電磁干擾問(wèn)題，出現(xiàn)了軟開(kāi)關(guān)技術(shù)。開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展從來(lái)都是與半導(dǎo)體器件及磁性元件等的發(fā)展休戚相關(guān)的。得到電壓、電流的輸出波形，完成了對(duì)波形的簡(jiǎn)要分析，論證了理論分析的正確性和設(shè)計(jì)方案的可行性。其次，分析了有源箝位正激變換器的工作過(guò)程，并對(duì)其中的典型參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算推導(dǎo)。設(shè)計(jì)控制電路、保護(hù)電路參數(shù)建立數(shù)學(xué)模型，完成系統(tǒng)校正，利用仿真軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真給出全部工程圖紙和元器件表。，嚴(yán)格按照進(jìn)度計(jì)劃完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。2 掌握電源設(shè)計(jì)一般步驟，研究電源設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)。3 根據(jù)題目要求，確定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一臺(tái)85～26