漏感多少? 80mH?

uh了剛打急了.

你可以先不要用這么大的電感,你可以先用2mH,再功率不夠加大電感量.測一下DRAIN的電壓,不要高于600V,就好了

漏感是很小了.我做的都有500uH以上了﹐我的感量是4.7mH的.
是不是變壓器的匝數(shù)有問題.IC供電電壓太高了好象不行的.

滿載時輔助供電端電壓是不是太高了?

Lp用2.7-3.2mH即可.
輔助繞組的電壓不要太高.
你有沒有測過VDS, VDD的電壓在測試中最大有多少?

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(轉(zhuǎn)發(fā))近年來,在工業(yè)和家電市場中,針對低成本應用的Off-line Flyback電源供應器正逐漸成為一種主流趨勢.自從電源供應器的尺寸成為主要設計考量,產(chǎn)業(yè)界遂開始尋找無需附加龐大50/60Hz變壓器新的新型解決方案.在此同時,智慧型電源方案正以其簡單及易用的特性獲得市場認同.ST的VIPer12A是一種低成本的整合型智慧型電源IC,它帶有一個60KHz的整合型脈寬調(diào)變(PWM)控制器,以及一擊穿電壓為730V的高電壓功率MOSFET.這個智慧型電源IC可執(zhí)行高效能的電源轉(zhuǎn)換,與分離元件式解決方案相比,可降低所佔空間及製造成本.

這篇文章將分析幾個採用電源IC的Off-line結(jié)構(gòu),例如標準降壓、降壓/升壓配置;一個雙輸出和一種帶有雙重互補性輸出的新型結(jié)構(gòu).這些結(jié)構(gòu)均適合在工業(yè)與家電市場的功率應用中做為主要元件的轉(zhuǎn)換之用.

設計建議與應用實例將展示如何簡單地運用電源IC的特性建立小型電源供應器,例如啟動能力、過熱與過電流的整合保護,以及迴饋電路.

  
簡介

在過去數(shù)年中,為了減小轉(zhuǎn)換器的尺寸與成本,一種從線性電源過渡到交換模式的電源供應器變革正在工業(yè)與家電市場中悄悄展開.由於國際標準、組織規(guī)範和市場趨勢等因素,高效能的能源解決方案遂成為各廠商應用時的首選,其至成為強制性的標準.這股趨勢造成了從50/60Hz變壓器以及線性調(diào)節(jié)器持續(xù)向高頻電源轉(zhuǎn)換器過渡的情況.此外,各種成本最佳化的新設計也讓廠商展開了開發(fā)適用於全球應用產(chǎn)品的構(gòu)想,這讓廠商們開始思考較寬範圍的輸入電壓在設計上的可行性.由於開關(guān)電源方案是基於對功率半導體交換導通時間的調(diào)變方法,因此交換電源方案為這些廠商的構(gòu)想提供了可能性.在工業(yè)與家電市場中,由於系統(tǒng)經(jīng)常包含了微控制器、繼電器、LED、顯示器、針對低功率馬達控制或針對隔離閘器件的閘驅(qū)動器使用之三端雙向可控制矽元件,因此規(guī)範是必須遵循的標準.也因此,這類產(chǎn)品對閘驅(qū)動器的DC電壓要求通常為+15V、對微控制器與LED的要求為+5V、對繼電器的要求為+12V.在這些不同的應用中,這些規(guī)範讓各個複雜系統(tǒng)得以應用相同的元件進行設計.

由於控制器與功率器件已經(jīng)完全被整合在板上解決方案中,而且無需考慮功率器件智驅(qū)動以及電源供應器核心電路佈局等問題,因此智慧型電源技術(shù)進一步簡化了電源供應器的設計和開發(fā)過程.

本文將簡述採用智慧型電源技術(shù),以及採用VIPer12A的Off-line Flyback的幾個標準應用.


  
Off-line低功率結(jié)構(gòu)概述

透過調(diào)整電源開關(guān)的工作周期,Off-line Flyback結(jié)構(gòu)可以在無需任何隔離變壓器的情況下,將交流電源轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓.透過一個低成本電感器,可經(jīng)由輸入到輸出的過程轉(zhuǎn)換能源.

兩個拓樸結(jié)構(gòu)分別被用來產(chǎn)生正電壓或負電壓,它們均與終端輸入電壓有關(guān).圖一分別展二了階段式降壓與階段式降壓/升壓的結(jié)構(gòu).




圖1 – 非隔離式電源轉(zhuǎn)換器:a)降壓;b)降壓-升壓



兩個結(jié)構(gòu)都使用一個電感器儲存能量,在電源開關(guān)通電時進行充電.這個電感器的電流波形可決定轉(zhuǎn)換器的工作模式,即‘連續(xù)模式’或‘非連續(xù)模式’.在連續(xù)模式中,電感器的電流絕不會歸零,而在非連續(xù)模式中,電感器的電流會在規(guī)定時間內(nèi)歸零.
在連續(xù)模式中,可利用D類開關(guān)的工作周期,透過電子方式對電壓進行控制,如此兩個轉(zhuǎn)換器的工作就像一個變壓器一樣.根據(jù)公式(1)和(2),D類開關(guān)的工作周期是透過導通時間(tON)和開關(guān)時間(tS)來決定.



當開關(guān)接通時,輸出電感器上(Vi-Vo)將出現(xiàn)一個恒定電壓,讓電感器上的電流依照公式(3)計算出的di/dt 速率呈現(xiàn)線性上升.



當開關(guān)斷電時,電感器內(nèi)的電壓極性會呈現(xiàn)相反,同時電感器還會試著維持與斷電前相同的電流.此時二極體將會導通,並箝制電感器的電壓到理想的零電壓狀態(tài).通過電感器L的電壓是Vo ,其電流將以公式(4)提供的速率呈現(xiàn)線性下降.



一旦開關(guān)再次通電,L上的電流將從D被轉(zhuǎn)換到開關(guān)S,並向二極體施加反向偏壓.電感器L上的電流包含了當開關(guān)斷電時在二極體上的開關(guān)電流.這個電感器電流會隨著DC電流值Io以L值決定的電流上下波動.

由於採用基本拓樸結(jié)構(gòu),使用低成本元件就能完成雙輸出轉(zhuǎn)換器的設計,如圖2所示.這些特結(jié)構(gòu)別適用於降壓轉(zhuǎn)換器,但降壓-升壓也同樣適用.在圖2的2a中,這種結(jié)構(gòu)使用了帶有兩個回掃線圈的輸出電感器,在反向模式帶有一個適當?shù)睦p繞線圈比率n.第二個拓樸結(jié)構(gòu)展現(xiàn)了一種新穎的配置,適用於供給雙重互補性輸出的電路設計.由於採用了標準的單線圈電感器,因此該配置的最大優(yōu)勢是能有效降低成本.在電感器電流呈現(xiàn)連續(xù)狀態(tài)(free-wheeling)時,為電容器充電可以產(chǎn)生第二個互補性輸出.此時透過一個帶有適當值的齊納二極體,可調(diào)節(jié)電感器上的電壓.




圖2 – 雙輸出降壓轉(zhuǎn)換器:a)耦合電感器;b)互補性架構(gòu)



如圖3所示,在標準的降壓拓樸結(jié)構(gòu)中,節(jié)點1的電壓是由二極體D所箝制,如此將使電感器的電流得以繼續(xù)流動.在這個解決方案中,齊納二極體Dz箝制節(jié)點1的電壓至Vd+Vz,在此處,Vd是二極體上的壓降,而Vz是齊納二極體上的電壓.如果電容器連接到齊納二極體與接地部份,則會產(chǎn)生一個負電壓源.當然,根據(jù)工作原理,第二個輸出的供給電流絕不會超過第一個.開關(guān)周期基本上可以被分為兩個時間段,如圖3所示.針對不連續(xù)導通模式(DCM),在開關(guān)S的通電期間(ton),輸出直流匯流排會被連接到輸出,並對負載供電(見圖3a).而在開關(guān)斷電時,電感器電流將繼續(xù)流過二極體D1 (見圖3b),直到電流為零,而且輸出電感C1為這個負載饋電為止.





圖3 – 降壓轉(zhuǎn)換器的建議功能電路: a) ton/b) toff.



出現(xiàn)在續(xù)流通道上的齊納二極管不會對轉(zhuǎn)換器的工作造成影響,但它可能會影響到效能.為了理解齊納二極體是如何影響轉(zhuǎn)換器的效能,圖4顯示了齊納二極體的工作原理.如果輸出2(OUT2)沒有負載,則續(xù)流電流會持續(xù)流過二極體D1 與Dz.





圖4 – 在功率轉(zhuǎn)換器上的齊納二極體效能:a) Iload2=0 / b) Iload2 10



隨著從OUT2吸取的電流逐漸增加,續(xù)流電流會流過一個不同的通路,平均分攤到兩個元件上(請見圖4b).採用這種方法可降低Dz的功耗,相對的也提高了它的效率.因此,對於一個給定的輸出電流Iout1而言,如果對一個互補輸出施加負載,將使轉(zhuǎn)換器的性能更加優(yōu)良.兩個輸出電容器的選擇均取決於輸出波動的規(guī)格.必須選擇適當?shù)腃2,同時必須考慮到互補性輸出與主要輸出之間存在的某些聯(lián)繫.如果需要一個去耦合輸出,則必須使用一個適合控制的電路,如圖5所示.這個電路的工作狀況如同一個等效性負載,只需非常低成本的零件就可以輕易地實現(xiàn)這個電路.這個電路包含了兩個電晶體、Q1與Q2(即一個PNP和一個NPN BJT)、一個電阻器R1與一個齊納二極體Dz1.在Q2和Dz1的的驅(qū)動下,無論Vout1的供電負載為何,電晶體Q1都能確保L感應一個規(guī)定的電流.因此,無論Iout1的感應如何,這種方法將使Iout2具有多種變化,而且僅受到Iout1最大容許值的限制.





圖5 – 降壓配置中的雙輸出調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換器




  
使用VIPer12A 設計一個Off-line式轉(zhuǎn)換器

由於元件本身的特性使然,使用VIPer12A設計一個降壓轉(zhuǎn)換器是簡單易懂的.圖6a展示了這個設計方案.透過連接Vdd引腳的一個二極管D1和電容器C1,通過轉(zhuǎn)換器的輸出電壓能夠輕易地實現(xiàn)VIPer12A的電源電壓.二極體的額定電壓選擇取決於輸入電壓,亦即,針對歐規(guī)185~265Vac的電壓輸入範圍可以使用一個400V的二極體.C1值的選擇必須根據(jù)啟動時間與短路特性來確定.事實上,在短路時間內(nèi),Vdd電壓會降到最小的必須值以下,讓內(nèi)部的高電壓電流得以產(chǎn)生一個新的啟動順序.電容器的充電和放電時間取決於電容器本身的值,因此適合供給電源開關(guān)的時間周期內(nèi)也會相應產(chǎn)生變化.另外,如果電流脈衝在元件上產(chǎn)生大量的熱,過熱保護功能可能會自動關(guān)斷電路.電容器的標準的值約在300Nf至10uF之間,額定電壓範圍是25~50V,視輸出電壓而定.簡化的調(diào)節(jié)電路僅包含一個連接FB與Vdd腳位的齊納二極體.為了讓調(diào)節(jié)功能更優(yōu)良,可以在FB與S引腳之間設置一個過濾電容器C2.C2的電容值為數(shù)十nF.假設輸出電壓低於15V,若要啟動VIPer12A就必須稍為修改電路.在這個例子中,調(diào)節(jié)電路必須去掉與電源供給電路之間的耦合,使用分離式的二極體與電容器以供給在FB引腳、D2與C3之間的齊納二極體,如圖6b所示.二極體D2是一個低電壓二極體,即1N4148,它能使Vdd的電壓達到啟動值.由於D2與C3形成了一個輸出電壓峰值檢測器,因此C3的電容值將會影響調(diào)節(jié)電路的精度.在確保高精度的條件下,該電容器的電容值最低可達100nF.







圖6 –降壓轉(zhuǎn)換器:a) Vout>15V/ b) Vout<15V



如果對輸出電壓的需求低於8V,就必須使用不同的解決方案.事實上,儘管控制返馳通路與供給電路是分開的,但由於輸出電壓低於Vdd引腳的最小電壓值,因此該元件將無法啟動,或是僅能工作在啟動模式,但沒有電壓調(diào)節(jié)與高峰值電流.目前市場上出現(xiàn)了一種可讓電源IC供電的專利技術(shù).如圖8a所示,為了產(chǎn)生所需的電源電壓,該電路設計比標準降壓拓樸結(jié)構(gòu)多用了一個感應線圈.它藉由一個分壓器,透過一個低電壓二極體向一個輔助電容器儲存其所需的能量.在電源開關(guān)處於導通狀態(tài)時,電容器C4會透過D3進行充電;而當電源開關(guān)被關(guān)斷時,C4會開始放電,並透過D1把能量傳送到C1.D3是一個低電壓二極體,即1N4148,而C4是一個電容值介於10Nf到1uF的低電壓電容器.特別是儲存VIPer12A所需的電荷以及供給適合的電壓時,必須依照輸出感應線圈比L1/L2與交流輸入電壓,準確計算電容器的電容值.由於感應器自旋共振(ESR)的關(guān)係,流過C4上的電壓還會與輸出電流有關(guān)聯(lián).電容器C1依照標準程序計算.有關(guān)輸出電壓小於(-15V)






圖7 –降壓-升壓轉(zhuǎn)換器:a) Vout<-15V,(–15V)






圖8 – 降壓-升壓轉(zhuǎn)換器,(-8V)


  
應用實例

本段將介紹並分析三個使用VIPer12A的設計實例.第一個應用是一個16V-100mA的離線電源供應器,轉(zhuǎn)換器的規(guī)格為Vin=185-265Vac、Vout=15V,以及Iout=100mA.為了得到在開路負載條件下的輸出,在最小輸出電流低於2mA的輸出端連接了一個負載電阻器Rburden,請參照圖9.為了將接地線連接到電源網(wǎng)路的主線路上,此處使用了一個單波整流管.在這個例子中,為了改善逆向電壓的特性,電源線上還可以再連接一個整流二極體.此外,還在輸入端的兩個電容器之間插入一個電感器,形成一個低成本的EMI濾波器.表1列出了所需的元件名稱.這個電源解決方案可以成功地應用在基於微控制器的低功率馬達驅(qū)動系統(tǒng)中.例如需要兩個穩(wěn)定輸出電壓的應用:電源開關(guān)閘極驅(qū)動器所需的15V電壓,以及微控制器所需的5V電壓.圖9展示了使用帶正確系統(tǒng)操作重啟功能的5V線性調(diào)節(jié)器.其電路板的尺寸是3.5 x 4mm,如圖10所示.使用表面黏著(SMD)元件,可進一步縮小電路板尺寸.

圖11a展示了標準的15V電源波形圖,其輸出電流Iout=100mA(邊界條件).圖11b展示了負載開路條件下的輸出電壓和電源電壓.在這個例子中,VIPer12A 工作在突發(fā)模式中,能有效降低開關(guān)頻率,並使功耗降低至100mW 以下.



                  表I – 元件列表





圖9 – 應用實例:針對微控制器電源供應器的雙輸出轉(zhuǎn)換器







圖10 – PCB 佈局











圖11 – 降壓轉(zhuǎn)換器,Vout=15V:a) Iout=100mA/b) 開放負載/c) 短路



在短路條件下,VIPer12A會限制短路電流,如圖11c所示,這是由於該元件具有的三個主要功能:在低的Vdd電壓期間的啟動順序、限流功能與過熱保護功能.在這個方案中,功耗將會被大幅降低,而且轉(zhuǎn)換器也將被安全地保護.該電路的效能評估如圖12所示.特別是該電路具有優(yōu)良的線路與負載調(diào)節(jié)功能.在低輸入電壓與高輸出電流上最差的調(diào)節(jié)功能基本上是與輸入電容器的電容值,以及在效能、尺寸及成本之間的折衷有關(guān).藉由元件的寄生電阻影響,這個電源供應器的效能將提升50%.可以使用高品質(zhì)的元件來改善效能,但這可能會影響到低成本應用在成本與效能之間的折衷問題.







圖12 – 降壓轉(zhuǎn)換器,Vout=15V:a) 調(diào)節(jié)/b) 效能



圖13展示了採用VIPer12A設計的電源供應器之EMI特性.該圖是依照EN55022標準,使用一個50W的LINS(線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)路)和一個峰值檢測器,在0.15到30MHz頻率範圍內(nèi)進行的傳導發(fā)射量測.





圖13 – 降壓轉(zhuǎn)換器,Vout =16V:採用低成本EMI濾波器的EMI性能表現(xiàn)



第二個應用實例是基於有兩個互補性輸出的Off-line結(jié)構(gòu),即Vout1=12V–100mA與and Vout2=-5V,如圖14所示.這個電源供應器可工作在非常寬廣的電壓範圍內(nèi)(85~265Vac),並能工作在非連續(xù)模式下.一個單一整流二極管可用來降低成本,而輸入保險管則可以被一個適合的電阻器所取代.一個簡單的輸入CLC EMI濾波器可以被連接,但若功率電平的發(fā)射干擾很低,則這個CLC EMI濾波器可以被移除.表2列出了設計該電源供應器所需的元件.VIPer12A讓電源供應器具有短路保護功能.事實上,如果OUT1出現(xiàn)短路,轉(zhuǎn)換器就會進入重新啟動模式,並開始限制功耗.相反的,如果在OUT2上出現(xiàn)短路,則轉(zhuǎn)換器將會以普通降壓轉(zhuǎn)換器的方式工作,Vout1將由Dz提供.以下展示了一些試驗波形,以及線路和負載調(diào)節(jié)及效率等性能試驗結(jié)果.圖15是降壓轉(zhuǎn)換器的標準波形,該圖提供了功率元件的電壓、VDS、輸出電流、電感器與Vin(ac) = 220Vrms的二極體電流.圖15c可以說明電源供應器的靜態(tài)效能,該圖描述了限制在50mVpp的OUT1電壓波動,這意味著如果電壓波動低於0.5%,就可以採用一個小型低成本輸出電容器.圖16是電壓調(diào)節(jié)及效率圖.可供給的最大負載輸出電流與正輸出電流有關(guān).如果需要更大的電流,就需要使用到上文提到的調(diào)整電路.



                     表2:元件列表





圖14 – 雙輸出轉(zhuǎn)換器:12V-100mA ,-5V









圖15 – 雙輸出轉(zhuǎn)換器:a)Iout1=50mA (Ch 4):Vds (Ch 1) @ 220Vac and IL (Ch 2)/b) Iout1=50mA (Ch 4):Vds (Ch 1) @ 220Vac and ID (Ch 2), Iout1=50mA:Vds (Ch 2) @ 220Vac and ripple on Vout1 (Ch 3)




a)


b)

圖16 – a) 調(diào)節(jié)/ b) 效能 Vs. Iout1 @ Iout2=Iout2(max)



最後一個應用實例是關(guān)於使用一個耦合電感器的雙輸出轉(zhuǎn)換器.該轉(zhuǎn)換器架構(gòu)在一個降壓結(jié)構(gòu)上,如圖17所示.該轉(zhuǎn)換器工作在離線模式,並將輸入電壓範圍從80擴展到285Vac,供給電源為Vout1=24V@30mA與Vout2=5V@50mA.其輸入電路由一個電阻器(可做為保險用)、一個單一二極體整流器,以及一個輸入LC濾波器組成.這樣一個濾波器可穩(wěn)定直流電壓,並改善EMI性能(符合EN55022 B類標準).如果有需要,電容器Cin1還可以被連接,並進一步降低EMI干擾.調(diào)節(jié)反馳電路會被連接到「Vout1」和Viper12A的供給電源電路.因此,只需一個高電壓二極體與一個電容器就可以實現(xiàn)這種連接,如圖17中的D3與C3,進而減小電路的複雜性和成本.

輸出電感器L在相同的鐵氧磁蕊上有兩個耦合線圈,若要產(chǎn)生正確的輸出電壓,則線圈的纏繞圈數(shù)比與耦合因素必須正確.特別是使用1.5mH電感器時,「PANASONIC ELC10D152E」電感器的鐵氧磁蕊上應纏繞線圈數(shù)為N1=200t,N2=60t.齊納二極體Dz1與Dz2分別負責預防輸出過壓.在Vout1處於開路負載的情況下對Vout2進行調(diào)節(jié)時,必須在Vout1上連接一個負荷電阻.這種電阻器能大幅改善調(diào)節(jié)性能,而且它對效能的影響非常小.

輸出整流二極體都是快速恢復二極體,由於必須維持輸入直流匯流排電壓產(chǎn)生的逆向電壓,所以D1是一個高電壓二極體,而D2則是一個低電壓二極體,表3列出了這個電路所需的元件.


Part Value Part type
Rf 10 W 1/2W Resistor
Rburden 4.7 kW 1/4W Resistor
Cin 4.7 μF, 450V Elec. Cap
C1 33 μF, 50V Elec. Cap
C2 100 μF, 16V Elec. Cap
C3 1 μF, 25V Elec. Cap
C4 22 nF Ceramic cap
Dr   Diode 1N4007
D1   Diode BA159  
D2   Diode 1N4148  
D3   Diode 1N4004
Dz   Zener 22V
Dz1   Zener 27V
Dz2   Zener 5.6V
L 1.5 mH  
Lf 470 μH Inductor
IC1   VIPer12A

                       表3 – 元件列表





圖17 – 雙輸出轉(zhuǎn)換器



  
結(jié)論

本文介紹了幾個降壓、降壓-升壓,以及經(jīng)過修改的配置,這些設計展現(xiàn)了ST VIPer12A在工業(yè)與家電市場中,可提供低功率與低成本的非隔離式電源供應器設計.高頻開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器的最大優(yōu)勢,是允許離線電源供應器提高效能並減小成本及尺寸.Viper12A智慧型電源IC在單晶片中整合了脈寬調(diào)變(PWM)控制與功率元件,最大的貢獻是能將功率範圍提升至幾瓦.最後,智慧型電源方案將使得同時兼顧尺寸與成本的設計構(gòu)想成為可能,同時為電源供應器的應用帶來更多附加價值.


參考文獻

[1] A. Pressman, ‘Switching Power Supply Design’, McGraw-Hill, 2nd Ed. 1998.

[2] N. Mohan, T.M. Undeland, W.P. Robbins, ‘Power Electronics: Converters, Applications and Design ’, J.Wiley, 2nd Ed. 1995.

[3] G.C. Chryssis, ‘High Frequency Switching Power Supplies: Theory and Design’, McGraw-Hill, 2nd Ed. 1989

[4] STMicroelectronics AN1357 ‘Low cost power supplies using VIPer12A in not isolated applications’.

[5] STMicroelectronics AN1374 ‘Complementary double output non isolated power supply based on VIPer12A’



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圖呢?沒有圖啊!

你變壓器有問題

請高手給我一份VIPER12A的中文資料我用的是TO-220封裝的.

EE16的變壓器,160T電感量在4MH,ic工作電壓在15V

光說是EE16/160T就4mH,還有氣隙,更重要的是電感因數(shù)

什么東西，刷屏哦？