【正文】 做共模和差模.設(shè)備的電源線,電話等的通信線,與其它設(shè)備或外圍設(shè)備相互交換的通訊線路,至少有兩根導(dǎo)線,這就是地線.干擾電壓和電流分為兩種:一種是兩根導(dǎo)線分別做為往返線路傳輸。 濾除干擾信號為了減小差模干擾和共模干擾需要在電源進(jìn)線端和電源輸出線端分別加入濾波電路。該電路對共模和差模紋波干擾均有較好抑制作用。L1,L2,C1用于濾除差模干擾信號。電感量幾毫亨至幾十毫亨。用陶瓷電容或聚脂薄膜電容效果更好。⑵濾除共模干擾信號L3，L4，C21，C22用于濾除共模干擾信號。C21，C22為旁路電容，又稱Y電容。電容量過大，影響設(shè)備的絕緣性能。功率傳送有兩種方式。在功率傳送過程中，磁芯又分為磁通單方向變化和磁通雙方向變化兩種工作模式。磁通密度變化值△B=BmBr。雙方向變化工作模式磁通度從+ Bm變化到Bm，或者從Bm變化到+Bm。傳送功率決定于電感磁芯儲能，而儲能又決定于原繞組的電感。而不直接與磁通密度有關(guān)。電壓變換通過原邊和副邊繞組匝數(shù)比來完成。繞組匝數(shù)設(shè)計成多少，只要不改變匝數(shù)比，就不影響電壓變換。漏感大小與原繞組匝數(shù)的平方成正比。絕緣隔離通過原邊和副邊繞組的絕緣結(jié)構(gòu)來完成。還有，原繞組一般為高壓繞組，匝數(shù)不能太少，否則，匝間或者層間電壓相差大，會引起局部短路?？傊?，在高頻電源變壓器絕緣結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要統(tǒng)籌考慮漏感和絕緣強度問題。對一般變壓器而言，原邊繞組的電流由兩部分組成，一部分是負(fù)載電流分量，它的大小與副邊負(fù)載有關(guān)；當(dāng)副邊電流加大時，原邊負(fù)載電流分量也增加，以抵消副邊電流的作用。勵磁電流在變壓器中必須存在，并且在整個工作過程中保持恒定。 正激式變壓器和上述基本一樣，初級繞組的電流也由勵磁電流和負(fù)載電流兩部分組成；在初級繞組有電流的同時，次級繞組也有電流，初級負(fù)載電流分量去平衡次級電流，激勵電流分量會使磁芯沿磁滯回線移動。初級的全部電流用于磁芯沿磁滯回線移動，實現(xiàn)電能向磁能的轉(zhuǎn)換；這種情況極易使磁芯飽和。 磁芯飽和時，很短時間內(nèi)極易使開關(guān)管損壞。由于反激式開關(guān)變壓器的特殊性，磁芯飽和問題在反激式變換器的設(shè)計中尤為重要。為防止磁芯飽和反激式開關(guān)變壓器磁芯一般都留氣隙，顯著擴大磁場強度的范圍，但僅靠氣隙并不能完全解決磁芯飽和的問題，由磁感應(yīng)定律很容易得出： （52） 由52式知：磁感應(yīng)強度與輸入電壓和導(dǎo)通時間有關(guān)。在工作過程中，根據(jù)磁飽和的形式分兩種情況：一次性飽和：當(dāng)反饋環(huán)路突然失控時，在一個周期內(nèi)導(dǎo)通一直持續(xù)，直到過大的Ip使磁芯飽和而使開關(guān)管立即當(dāng)電路等設(shè)計不當(dāng)時，每次磁芯不能完全復(fù)位，一次次的積累，在若干周期內(nèi)磁芯飽和。對于反激式開關(guān)電源的斷續(xù)模式，磁芯復(fù)位一般是不成問題的。這樣可以讓其的發(fā)熱盡量小，對器件的磨損也盡量小。設(shè)計變壓器，就是要先選定一個工作點，在這個工作點上算，這個是最苛刻的一個點，這個點就是最低的交流輸入電壓，對應(yīng)于最大的輸出功率。⑴首先明確已知參數(shù)和設(shè)定參數(shù)采用反激式開關(guān)電源線路。輸出直流21V。最大功率為21V*=。⑵選定原邊感應(yīng)電壓這個值是由設(shè)計者來設(shè)定的，它決定了電源的占空比。移項可得： （56）此即是最大占空比。 ⑶確定原邊電流波形的參數(shù)原邊電流波形有三個參數(shù),平均電流,有效值電流,峰值電流.,首先要知道原邊電流的波形,原邊電流的波形如圖54所示?！鱅MIPIti圖54 原邊電流波形因為輸出功率除以效率就是輸入功率，然后輸入功率再除以輸入電壓就是輸入電流，這個就是平均值電流。為了求電流峰值我們還要設(shè)定一個參數(shù)，這個參數(shù)就是，所謂，就是指最大脈動電流和峰值電流的比值，的取值范圍在0和1之間。當(dāng)取1即為電流斷續(xù)模式，當(dāng)01時即為電流連續(xù)續(xù)模式。緊接著求電流的有效值I,電流有效值和平均值是不一樣的,可以對應(yīng)很多個有效值,若是把的值選得越大,有效值就會越大,有效值還和占空比D也有關(guān)系,。所以對應(yīng)于相同的功率,也就是有相同的輸入電流時,其有效值和這些參數(shù)是有關(guān)的,適當(dāng)?shù)恼{(diào)整參數(shù),使有效值最小,發(fā)熱也就最小,損耗小，這樣便可以優(yōu)化設(shè)計。⑷選定變壓器磁芯根據(jù)窗口面積和磁芯截面積有式510計算來選擇磁芯。f是開關(guān)頻率 單位KHZ。是輸出功率 單位W。⑸計算變壓器的原邊匝數(shù),要選定一個磁芯的振幅B,即這個磁芯的磁感應(yīng)強度的變化區(qū)間,因為加上方波電壓后,這個磁感應(yīng)強度是變化的,正是因為變化,所以其才有了變壓的作用. 所以原邊匝數(shù): （511）這幾個參數(shù)依次是原邊匝數(shù),最小輸入電壓,導(dǎo)通時間,磁芯的橫截面積和磁芯振幅,取得越小,變壓器的鐵損就越小,但相應(yīng)變壓器的體積會大些。這個公式來源于法拉第電磁感應(yīng)定律,這個定律是說,在一個鐵心中,當(dāng)磁通變化的時候,其會產(chǎn)生一個感應(yīng)電壓,這個感應(yīng)電壓=磁通的變化量/時間T再乘以匝數(shù)比,把磁通變化量換成磁感應(yīng)強度的變化量乘以其面積就可以推出上式來。然后確定線徑。另外，因為高頻電流有趨效應(yīng)，若是電流很大,最好采用兩股或是兩股以上的線并繞,這樣效果更好.⑹確定次級繞組的參數(shù)圈數(shù)和線徑原邊就是選定感應(yīng)電壓放電給副邊的,因為副邊輸出電壓為21V,加上肖特基管的壓降,原邊以80V的電壓放電,: （513）其中為肖特基管壓降。要算副邊的線徑,就要先算出副邊的電流有效值有突起的時間是1D,沒有突起的是D,剛好和原邊相反,但其的值和原邊相同的這個峰值電流就是原邊峰值電流乘以其匝數(shù)比,要比原邊峰值電流大數(shù)倍。反饋電壓是反激的,其匝數(shù)比要和幅邊對應(yīng)至于線徑,因其流過的電流很小,所以就用繞原邊的線繞就可以了,無嚴(yán)格的要求.⑻確定電感量根據(jù)L=Vs*Ton / (Ip *) （514）這樣就確定了原邊電感的值.⑼驗證設(shè)計即驗證一下最大磁感應(yīng)強度是不是超過了磁芯的允許值,有Bmax=L*Ip/Ae*Np （515）其中Bmax，L，Ip，Ae，Np分別表示磁通最大值,原邊電感量,峰值電流,磁芯橫截面積，原邊匝數(shù),這個公式是從電感量L的概念公式推過來的,因為電感等于磁鏈/流過電感線圈的電流,磁鏈等于磁通乘以其匝數(shù),而磁通就是磁感應(yīng)強度乘以其截面積,分別代入到上面,即當(dāng)原邊線圈流過峰值電流時,此時磁芯達(dá)到最大磁感應(yīng)強度, ,若是好的磁芯,可以大一些,若是超過了這個值,就可以增加原邊匝數(shù),或是換大的磁芯來調(diào)。設(shè)計時既要限制主MOS管最大反峰，又要RCD吸收回路功耗最小。 RCD箝位電路設(shè)計步驟⑴首先對MOS管的VD進(jìn)行分段：輸入的直流電壓VDC；次級反射初級的VOR；主MOS管VD余量VDS；RCD吸收有效電壓VRCD1。在計算VDC時，是依最高輸入電壓值為準(zhǔn)。②次級反射初級的。VDS是依MOS管VD的10%為最小值。④RCD吸收VRCD。VRCD＝(VDVDC VDS)*90% （517）⑤VRCD是計算出理論值，再通過實驗進(jìn)行調(diào)整，使得實際值與理論值相吻合； ；MOS管VD應(yīng)當(dāng)小于VDC的2倍； ，那么RCD吸收回路就影響電源效率；VRCD是由VRCD1和VOR組成的；RC時間常數(shù)τ是依開關(guān)電源工作頻率而定的，一般選擇10~20個開關(guān)電源周期。首先假設(shè)一個RC參數(shù)，再上市電，應(yīng)遵循先低壓后高壓，再由輕載到重載的原則。如發(fā)現(xiàn)到達(dá)計算值，就應(yīng)當(dāng)立即斷電，待將R值減小后，重復(fù)以上試驗。⑷試驗中值得注意的現(xiàn)象。⑸RCD吸收電路中R值的功率選擇。實際選擇的功率應(yīng)大于計算功率的兩倍。然而，如果R值如果過大，MOS管就存在著被擊穿的危險。 在單端反激式變換器電路中。晶體管截止時所承受的尖峰電壓按下面的公式進(jìn)行計算： （518）公式中，是輸入電路整流濾波后的直流電壓，是最大工作占空比。因此，在單端反激式變換器電路設(shè)計中，開關(guān)管的工作電壓一般在800V以上，通常按900v計算可安全可靠地工作[8]。則 （519） 反激式變換器的輸出濾波電容比起其它拓?fù)湫问降碾娐匪艿臎_擊更大,它的選擇好壞對整個電源的性能及壽命有舉足輕重的作用。另外，耐壓值和溫度等級也要足夠[9]。R47接入到電路中，穩(wěn)壓電源輸出通過R47對鋰電池做低電流充電。LM35811正輸入端為40mV，電流超過400mA時LM35811輸出低電平，拉低了誤差放大器TL431的K極電位。由圖22 UC3842內(nèi)部結(jié)構(gòu)可知：誤差放大器的輸出電減小，也即電流檢測比較器鉗位電壓減小， UC3842引腳6輸出驅(qū)動的占空比減小，從而使輸出電壓減小，這樣就會使電流減小。這樣循環(huán)調(diào)節(jié)使得電流控制在400mA。當(dāng)鋰電池電壓超過5V時，LM35822輸出低電平，Mos管Q4截止，LM35811正輸入端為412mV。接誤差放大TL431的K極 圖62 恒流電路充電指示電路如圖63所示，指示燈為紅色。 圖63 充電指示電路總結(jié)在重慶力華公司實習(xí)期間，我在指導(dǎo)老師王工地指導(dǎo)下負(fù)責(zé)組裝了隆鑫TK06測試工裝。在數(shù)顯表生產(chǎn)時我進(jìn)一步完善了此產(chǎn)品，使得數(shù)顯表能更穩(wěn)定的工作。18A充電器正在不同環(huán)境下運行測試中。在公司里由于客戶隆鑫急需限流18A蓄電池充電器，我就把我很多的精力都放在這個產(chǎn)品的設(shè)計測試上了，后來沒有足夠時間測試調(diào)整本設(shè)計的相關(guān)參數(shù)，一開始主電源部分我選擇了120KHZ的開關(guān)頻率，這樣一來變壓器繞制難度大，并且開關(guān)損耗很大，不利于提高電源效率。只有先嘗試過一般非隔離開關(guān)電源制作過程，才能對反激式開關(guān)電源有一個全面認(rèn)識。在王工和幾位同事指導(dǎo)下我對反激式開關(guān)電源有了理論上的認(rèn)識，同時理論上用電路實現(xiàn)了電動車鋰電池充電曲線，能夠安全高效得對電動車用鋰電池進(jìn)行充電。公司里把這個設(shè)計作為了立項產(chǎn)品，我一定會實現(xiàn)本設(shè)計功能。在設(shè)計中我把許多課本上的理論知識轉(zhuǎn)化到了實際應(yīng)用當(dāng)中來，同時也學(xué)到了很多課本上沒有的實際應(yīng)用知識，可謂是受益匪淺。在此我向他們致以誠摯的謝意！首先要感謝我的指導(dǎo)老師王工，在設(shè)計過程中他傾注了很大的心血，指導(dǎo)我查閱相關(guān)資料，認(rèn)真地審閱我的設(shè)計方案，指出了設(shè)計過程中的一些不足之處并且提出了很多寶貴建議和意見。另外，同事們對于我這次的設(shè)計也給予了我極大的幫助。在這里對他們表示最衷心的感謝！參考文獻(xiàn)[1] [M].北京：北京國防工業(yè)出版社,1990[2] . 北京：航空工業(yè)出版社，1992[3] [M].北京：機械工業(yè)出版社,2010[4] 朱小龍,[J].華北礦業(yè)高等?？?
學(xué)校學(xué)報, [5] 高曾輝,[J].重慶大學(xué)學(xué)報，[6] george (美)著,梁適安(臺)譯. 高頻交換式電源供應(yīng)器原理與設(shè)計[m]. 希爾國際股份有限公司(臺灣)，1996[7] Ferdinand . SMPS Power Inductor Design and Transformer Design,Part 2. Powerconversion International. January/[8] 沙占友,[M].北京：北京人民郵電出版社，1998[9] [M].北京：科學(xué)出版社，2001附錄1 本設(shè)計電路原理圖附錄2 本設(shè)計