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開(kāi)關(guān)電源設計之輸入整流濾波器及鉗位保護電路

作者: 時(shí)間:2014-01-22 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏
: 24px; color: rgb(62, 62, 62); font-family: Tahoma, Arial, sans-serif; font-size: 14px; text-align: justify; ">例如,設計一個(gè)7.5V/2A(15W)開(kāi)關(guān)電源,交流輸入電壓范圍是85~265V,要求η=80%。將Po=15W、η=80%、 umin=85V、cosψ=0.7一并代入(2)式得到,IRMS=0.32A,進(jìn)而求出Id=0.65×IRMS=0.21A。實(shí)際選用 lA/600V的整流橋,以留出一定余量。輸入濾波電容器的選擇

本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/226715.htm


1)輸入濾波電容器容量的選擇


為降低整流濾波器的輸出紋波,輸入濾波電容器的容量CI必須選的合適。令每單位輸出功率(W)所需輸入濾波電容器容量(μF)的比例系數為k,當交流電壓u=85~265V時(shí),應取k=(2~3)μF/W;當交流電壓u=230V(1±15%)時(shí),應取k=1μF/W。輸入濾波電容器容量的選擇方法詳見(jiàn)附表l,Po為開(kāi)關(guān)電源的輸出功率。


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2)準確計算輸入濾波電容器容量的方法輸入濾波電容的容量是開(kāi)關(guān)電源的一個(gè)重要參數。CI值選得過(guò)低,會(huì )使UImin值大大降低,而輸入脈動(dòng)電壓 UR卻升高。但CI值取得過(guò)高,會(huì )增加電容器成本,而且對于提高UImin值和降低脈動(dòng)電壓的效果并不明顯。下面介紹計算CI準確值的方法。


設交流電壓u的最小值為umin。u經(jīng)過(guò)橋式整流和CI濾波,在u=umin情況下的輸入電壓波形如圖2所示。該圖是在 Po=POM,f=50Hz、整流橋的導通時(shí)間tC=3ms、η=80%的情況下繪出的。由圖可見(jiàn),在直流高壓的最小值UImin上還疊加一個(gè)幅度為UR 的一次側脈動(dòng)電壓,這是CI在充放電過(guò)程中形成的。欲獲得CI的準確值,可按下式進(jìn)行計算:


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舉例說(shuō)明,在寬范圍電壓輸入時(shí),umin=85V。取UImin=90V,f=50Hz,tC=3ms,假定Po=30W,η=80%,一并帶入 (3)式中求出CI=84.2μF,比例系數CI/PO=84.2μF/30W=2.8μF/W,這恰好在(2~3)μF/W允許的范圍之內。


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漏極的設計


對反激式開(kāi)關(guān)電源而言,每當功率開(kāi)關(guān)管(MOSFET)由導通變成截止時(shí),在開(kāi)關(guān)電源的一次繞組上就會(huì )產(chǎn)生尖峰電壓和感應電壓。其中的尖峰電壓是由于高頻變壓器存在漏感(即漏磁產(chǎn)生的自感)而形成的,它與直流高壓UI和感應電壓UOR疊加在MOSFET的漏極上,很容易損壞MOSFET。為此,必須在增加漏極,對尖峰電壓進(jìn)行鉗位或者吸收。


1)漏極上各電壓參數的電位分布


下面分析輸入直流電壓的最大值UImax、一次繞組的感應電壓UOR、鉗位電壓UB與UBM、最大漏極電壓UDmax、漏一源擊穿電壓 U(BR)DS這6個(gè)電壓參數的電位分布情況,使讀者能有一個(gè)定量的概念。對于TOPSwitch—XX系列單片開(kāi)關(guān)電源,其功率開(kāi)關(guān)管的漏一源擊穿電壓 U(BR)DS≥700V,現取下限值700V。感應電壓UOR=135V(典型值)。本來(lái)鉗位二極管的鉗位電壓UB只需取135V,即可將疊加在UOR 上由漏感造成的尖峰電壓吸收掉,實(shí)際卻不然。手冊中給出UB參數值僅表示工作在常溫、小電流情況下的數值。實(shí)際上鉗位二極管(即瞬態(tài)電壓抑制器TVS)還具有正向溫度系數,它在高溫、大電流條件下的鉗位電壓UBM要遠高于UB。實(shí)驗表明,二者存在下述關(guān)系:


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這表明UBM大約比UB高40%。為防止鉗位二極管對一次側感應電壓UOR也起到鉗位作用,所選用的TVS鉗位電壓應按下式計算:


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