【正文】 在此模式之下，電阻值確定 OV/UV的閾值，且 DCMAX從電路電 壓超過欠壓閾值時(shí)開始線性減少。 8. 絕對容差更小，降低溫度變化對開關(guān)頻率、電流限制及 PWM增益的影響。滯后時(shí)間較長可防止電路板過熱。 5. 頻率調(diào)制功能可降低 EMI。 3. 輕載時(shí)頻率降低，降低開關(guān)損耗，保持多路輸出電源中良好的交叉穩(wěn)壓精度。將如上引腳與源極引腳連接時(shí)， TOP250的三端模式工作，在此種模式下， TOP250仍能實(shí)現(xiàn)如下多項(xiàng)功能而無需其他外圍元件： 1. 完全集成的 10 ms軟啟動(dòng)，限制啟動(dòng)時(shí)的峰值電流和電壓，顯著降低或消除大多數(shù)應(yīng)用中的輸出過沖。此外， TOP250采用了專利高壓 CMOS技術(shù)，能以高性價(jià)比將高壓功率 MOSFET和所有低壓控制電路集成到一片集成電路中。 TOP250是一款集成式開關(guān)電源芯片，能將控制引腳輸入電 流轉(zhuǎn)化為高壓功率 MOSFET 開關(guān)輸出的占空比。另外，所有重要參數(shù)（例如流限、頻率、 PWM增益等）的溫度容差及絕對容差更小、設(shè)計(jì)更簡化，系統(tǒng)成本更低。除標(biāo)準(zhǔn)的漏極、源極和控制極外，不同封裝的 TOP250還另有 1至 3個(gè)引腳，這些引腳根據(jù)不同封裝形式，可以實(shí)現(xiàn)如下功能：線電壓檢測（過壓／欠壓，電壓前饋／降低 DCMAX)、外部精確設(shè)定流限、遠(yuǎn)程開／關(guān)控制、與外部較低頻率的信號同步及頻率選擇 (132 kHz/66 kHz)。 TOP250采用反激式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以高性價(jià)比將高壓 MOSFET、 PWM控制器、故文檔精品 歡迎下載 障自動(dòng)保護(hù)功能及其它控制電路集成到一個(gè)硅片上。 TOP250 的特色 輸出功率更大以適應(yīng)更高功率的應(yīng)用，使用 P/G封裝時(shí)輸出功率在 34 W以下都無需散熱器，而且節(jié)約外圍元件成本，采用完全集成的緩啟動(dòng)電路降低了器件的應(yīng)力及輸出電壓過沖，外部電路實(shí)現(xiàn)精確的流限編程，而且更寬的占空比實(shí)現(xiàn)更高的輸出功率，同時(shí)可以使用更小尺寸的輸入濾波電容，在 Y/R/F封裝具有獨(dú)立的輸入線電壓檢測及流限編程引腳，輸入欠壓 (UV)檢測可以防止關(guān)機(jī)時(shí)輸出的不良波動(dòng)，輸 入過壓 (OV)關(guān)斷電路提高了對輸入浪涌的耐受力， 具有最大占空比 (DCMAX)降低特點(diǎn)的線電壓前饋抑制了，工頻紋波并在高輸入電壓時(shí)限制了最大占空比，頻率調(diào)制降低 EMI及 EMI濾波器成本，在零負(fù)載時(shí)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)壓而無需假負(fù)載， 132 kHz頻率調(diào)制降低變壓器及電源的尺寸， Y/R/F封裝在視頻應(yīng)用時(shí)可以選擇半頻工作 遲滯熱關(guān)斷提供自動(dòng)故障恢復(fù)功能，熱遲滯值較大，防止電路板過熱。 源極 (S) 引腳：這個(gè) 引腳是功率 MOSFET的源極連接點(diǎn)，用于高壓功率的回路。 頻率 (F) 引腳： (僅限 Y、 R或 F封裝 )選擇開關(guān)頻率的輸入引腳：如果連接到源極引腳則開關(guān)頻率為 132 kHz，連接到控制引腳則開關(guān)頻率為 66 kHz。是過壓 (OV)、欠壓 (UV)、降低 DCMAX的線電壓前饋、遠(yuǎn)程開／關(guān)和同步的輸入引腳。連接至源極引腳則禁用此引腳的所有功能。連接至源極引腳則禁用此引腳的所有功能。也用作電源旁路和自動(dòng)重啟動(dòng)／補(bǔ)償電容的連接點(diǎn)。 控制 (C) 引腳：誤差放大器及反饋電流的輸入腳，用于占空比控制。通過內(nèi)部的開關(guān)高壓電流源提供啟動(dòng)偏置電流。 下圖為我做好的變壓器： 圖 34 變壓器的正面 本章小結(jié) 通過第二章的對各種拓?fù)潆娐返姆治?，結(jié)和所有的因素，我們選擇了合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過選擇的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來計(jì)算變壓器的各種參數(shù)。同時(shí)大型號的磁芯體積也相應(yīng)的比較大，需要占用更大的印制板面積，成本更高。磁芯的損耗是可以的。而真好的好處在磁芯尺寸的大小卻非常明顯，隨著開關(guān)頻率增加，體積明顯可以減小。另一方面，降低開關(guān)頻率的確能夠降低開關(guān)晶體管的損耗： PQ ≈ K+Af 式中， K 由通態(tài)損耗決定， A 由開關(guān)速度決定。 總的損耗，即每一磅的損耗乘以重量，為 ? ? ? ?LBf 222 2??????≈ 由于磁芯的重量和存儲(chǔ)能量的大小有直接的關(guān)系，而存儲(chǔ)能量與電感呈電感量呈線性關(guān)系。 132kHZ 時(shí)，對于 E42 這種材料，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 2286/2=1143G 時(shí)的損耗近似為320mW/cm3 。 23N2 = *308 *2)(48 ）（ ?? 所以 N2=19 匝 磁芯等的各種 損 耗 在反激式變壓器里，電流是單向的，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度也是單向的：從 0 增加到 Bmax ，然后又降低到 0。 現(xiàn)在來計(jì)算次級線圈的匝數(shù)（是 48V 匝數(shù)）。 回到我們的設(shè)計(jì)來，我們可以查到 E42 的 AL 的值為 376nH，大的 AL 意味著匝數(shù)可以最少，那樣線圈電阻也可以最小。著需要特意模具，需要花費(fèi)很多，另一個(gè)可能出現(xiàn)的問題是：氣隙非常小，任何一點(diǎn)很小的氣隙誤差都會(huì)對磁感應(yīng)強(qiáng)度產(chǎn)生很大的影響，并進(jìn)一步影響損耗，甚至?xí)?dǎo)致磁芯的飽和。通常先取最大磁感應(yīng)強(qiáng)度，然后確定氣隙大小，磁通也就確定了。 圖 33 磁芯 文檔精品 歡迎下載 由于我做的這個(gè)變壓器的開關(guān)頻率為 132kHZ，查一下軟磁鐵氧體材料選擇表， E42 的性能優(yōu)良，能夠適用所設(shè)計(jì)的電路。 我們需要在不同的磁芯中進(jìn)行選擇，以確定自己所選的型號是最合適的，變壓器的高度要求是我們的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。帶有氣隙磁芯的有效磁路長度為： le =lm =u*lgap （ 3） 在很多實(shí)際應(yīng)用的例子中，后面一項(xiàng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前面一項(xiàng) u*lgap lm （ 4） 所以這樣的近似是合理的 le ≈ u*lgap （ 5） 注意：制置是一個(gè)近似關(guān)系，并不能保證任何時(shí)候都成立，每一次設(shè)計(jì)的時(shí)候都要檢查一下這個(gè)近似關(guān)系是否成立。因 此反激式變壓器（包括一些采用鐵氧體材料的直流電感器）總是采用氣隙。 我們已經(jīng)知道（工程上單位取厘米、安和高斯） Bmax=mmaxl ? （ 1） 以及： L=m8e2 l u?? （ 2） 這里 lm 是磁路長度。 由所選的器件得知開關(guān)頻率為 132KZ，計(jì)算得： 48*5W= ? ?? ?132021L*2 22 得出原邊電感值為 L≈ 200uH，可以計(jì)算得峰值電流 Ipk 為： Ipk= H200*150 .40*8V30 ukHZ =4A 變壓器磁芯的選擇和匝數(shù)的計(jì)算 變壓器的磁芯的選擇 現(xiàn)在我們來選擇磁芯材料。而如果開關(guān)頻率也以選定，那么只有通過減少電感才能增加功率。 圖 32 斷續(xù)模式下反激式變壓器的電流波形 文檔精品 歡迎下載 儲(chǔ)存在原邊電感中的 電量取決于峰值電流的大?。? E= 2LI2pk =Lf2222DV 能量每個(gè)周期傳遞一次： P=Ef=fL2DV 22 這個(gè)方程式電流斷續(xù) 模式下反激式變壓器的基本方程。從實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的材料，我準(zhǔn)備采用 輸出功率更大、設(shè)計(jì)靈活性更強(qiáng)、高效節(jié)能的集成離線式開關(guān) IC， TOP250，在 TOP250 的典型電路中采用的就是反激式，反激式的輸出功率是幾瓦到幾百瓦，正好符合輸出的要求。因?yàn)?buck 變化器和 buck 變化器是不用變壓器的，是非隔離式的，而且都是針對小功率的，只能單方面的升壓或降壓，且不能多路輸出，調(diào)試上不出現(xiàn)問題，我想再做一路 15V的輸出，所以不考慮 buck 變化器和 boost 變換器。這種電阻可以工作于電流模式，也可以工作于電流斷續(xù)模式， 而且反激式變換器最常見的工作模式是電流斷續(xù)模式。反激式變化器可以在變壓器副邊有多少個(gè)繞組，方便地輸出多組電壓。正激式變換器的變壓器不能存儲(chǔ)能量，因此不像反激式變換器那樣有功 率上的限制，變換器只有一個(gè)電感，用來平滑輸出電容上的電流，正激式變換器可以做到 500W 甚至更大，這對 MOSFET 的要求比較高。如果你需要只有一組輸出且不用隔離的電源，那么 boost 變換器只需要處理只有一個(gè)繞組的電感即可。 Boost 電路一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)，開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，電壓加于電感上，電流以某一斜率上升，并將能量儲(chǔ)存在電感中，當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，電流講過二極管流向輸出電容和負(fù)載。 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的對比分析 Buck 電路存在著很多限制，變換電路上只有一個(gè)電感，沒有變壓器，這就意味著輸入和輸出之間不可能有隔離。 6）成本高低：對離線式電源來說，也可以用 IGBT，否則就考慮 MOSTET 7）電源是 否需要空載工作：如果電源需要空載工作，變換器就要工作于電流斷續(xù)模式，除非是同步整流。 4）是否需要隔離：考慮電壓的高低，如果需要隔離就需要變壓器。計(jì)算合適 的占空比，不要使占空比太小或太大。 本章小結(jié) 開關(guān)電源有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，常用的是上面所提到的幾種，每一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都要自己的優(yōu)勢和缺點(diǎn)，所以只有仔細(xì)分析各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，才能決定自己的設(shè)計(jì)選擇哪種才是最優(yōu)設(shè)計(jì)。 變壓器一次電流與輸入電壓、輸出電壓之間的關(guān)系式為： ilmax = 1TonVTP02 =2P0（ V11 +nV01 ） 從上式可知，當(dāng) P0、 V0 一帶那個(gè)是， V1 增大， ilmax 減小；當(dāng) V V0 一定時(shí)，i lmax 與 P0(即 I0)成正比，在 V1=V1min ，以及 P0=P0max 時(shí)， ilmax 值最大。上壓降為零時(shí)，啟動(dòng)電路重新開始工作，周而復(fù)始，形成自激震蕩。在 VT 截止期間，由于 W2 極性翻轉(zhuǎn)式 VD2 導(dǎo)通， T 在 VT 導(dǎo)通期間所存儲(chǔ)的磁能轉(zhuǎn)成電能而釋放，供給負(fù)載。 VT 的基極電流減小引起集電極電流減小， W W139。上產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電文檔精品 歡迎下載 壓；此電壓使 VT 基極電流增大，導(dǎo)致其集電極電流隨之增大，形成正反饋過程，使 VT 很快飽和。因此雙正激電路廣泛應(yīng)用于大功率變換電路中，被認(rèn)為是目前可靠性較高，制作不復(fù)雜的主要電路之一。 正激電路一般采用電壓疊加的雙正激開 關(guān)電路。 如下圖 24 所示可得： 文檔精品 歡迎下載 δ =nV0/V1 VD VD L 中的電流最大值為： ilmax =I0+2L0Tδ ( nV1 V0) VF 中的電流最大值為（ Lw 為變壓器一次側(cè)電感量） i139。采用雙線并繞耦合方式。=W139。具有鉗位作用，其上的電壓等于輸入電壓 V1，在 VF 再次導(dǎo)通之前，T 中的去磁電流必須釋放到零，即 T 中的磁通必須復(fù)位，否則變壓器 T 將發(fā)生飽和，從而導(dǎo)致 VT 損壞。 W139。39。上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓使二極管 VD1 導(dǎo)通，并將輸入電流的能量傳送給電感 L0 和電容 C 以及負(fù)載 R。兩端，去磁繞組 W139。 文檔精品 歡迎下載 Buck 變換器開關(guān)的門極驅(qū)動(dòng)很麻煩，但是 buck 電路簡單，所以成本比較低，而且 buck 變換器能把一個(gè)正的輸入變換成一個(gè)負(fù)的輸出。由于電路中沒有變壓器，所以輸入和輸出之間沒有隔離。由于占空比 D=Ton/T 總是小于 1，所以 V0 總是小于 V1，所以這樣的電路稱為降壓斬波電路，即 buck 變換器。建設(shè)Q1 具有理想的開關(guān)特性，其正向飽和管壓降可以忽略，所以可以列出以下的方程： VL =V1V0=LdtdiL 由此可得出： 文檔精品 歡迎下載 iL =L1 ? V0)(V1 dt iL = LV0V1 t+Ilmin Q1 導(dǎo)通狀態(tài)終止時(shí)， T=Ton 時(shí)， L1 中的電流達(dá)到最大值，得： Ilmax = LV0V1 Ton+Ilmin 在 Q1 截止期間， L1 中的電流經(jīng)續(xù)流二極管 D1 向負(fù)載釋放能量，假若忽略 D1的正向壓降，則可得出下列方程： V0=LdtdiL 由此可得出： iL =L1 ?V0 dt iL = LV0 t+Ilmax Q1 截止?fàn)顟B(tài)終止時(shí)，即 T=Toff 時(shí)， L1 中的電流下降到最小值，得：