開關電源設計步驟
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步驟1 確定開關電源的基本參數(shù)
① 交流輸入電壓最小值umin
② 交流輸入電壓最大值umax
③ 電網(wǎng)頻率Fl 開關頻率f
④ 輸出電壓VO(V):已知
⑤ 輸出功率PO(W):已知
⑥ 電源效率η:一般取80%
⑦ 損耗分配系數(shù)Z:Z表示次級損耗與總損耗的比值,Z=0表示全部損耗發(fā)生在初級,Z=1表示發(fā)生在次級.一般取Z=0.5
步驟2 根據(jù)輸出要求,選擇反饋電路的類型以及反饋電壓VFB
步驟3 根據(jù)u,PO值確定輸入濾波電容CIN、直流輸入電壓最小值VImin
① 令整流橋的響應時間tc=3ms
② 根據(jù)u,查處CIN值
③ 得到Vimin
確定CIN,VImin值
u(V) PO(W) 比例系數(shù)(μF/W) CIN(μF) VImin(V)
固定輸入:100/115 已知 2~3 (2~3)×PO ≥90
通用輸入:85~265 已知 2~3 (2~3)×PO ≥90
固定輸入:230±35 已知 1 PO ≥240
步驟4 根據(jù)u,確定VOR、VB
① 根據(jù)u由表查出VOR、VB值
② 由VB值來選擇TVS
u(V) 初級感應電壓VOR(V) 鉗位二極管 反向擊穿電壓VB(V)
固定輸入:100/115 60 90
通用輸入:85~265 135 200
固定輸入:230±35 135 200
步驟5 根據(jù)Vimin和VOR來確定最大占空比Dmax
① 設定MOSFET的導通電壓VDS(ON)
② 應在u=umin時確定Dmax值,Dmax隨u升高而減小
步驟6 確定初級紋波電流IR與初級峰值電流IP的比值KRP,KRP=IR/IP
u(V) KRP
最小值(連續(xù)模式) 最大值(不連續(xù)模式)
固定輸入:100/115 0.4 1
通用輸入:85~265 0.4 1
固定輸入:230±35 0.6 1
步驟7 確定初級波形的參數(shù)
① 輸入電流的平均值IAVG
② 初級峰值電流IP
③ 初級脈動電流IR
④ 初級有效值電流IRMS
步驟8 根據(jù)電子數(shù)據(jù)表和所需IP值 選擇TOPSwitch芯片
① 考慮電流熱效應會使25℃下定義的極限電流降低10%,所選芯片的極限電流最小值ILIMIT(min)應滿足:0.9 ILIMIT(min)≥IP
步驟9和10 計算芯片結溫Tj
① 按下式結算:
Tj=[I2RMS×RDS(ON)+1/2×CXT×(VImax+VOR) 2 f ]×Rθ+25℃
式中CXT是漏極電路結點的等效電容,即高頻變壓器初級繞組分布電容
② 如果Tj>100℃,應選功率較大的芯片
步驟11 驗算IP IP=0.9ILIMIT(min)
① 輸入新的KRP且從最小值開始迭代,直到KRP=1
② 檢查IP值是否符合要求
③ 迭代KRP=1或IP=0.9ILIMIT(min)
步驟12 計算高頻變壓器初級電感量LP,LP單位為μH
步驟13 選擇變壓器所使用的磁芯和骨架,查出以下參數(shù):
① 磁芯有效橫截面積Sj(cm2),即有效磁通面積.
② 磁芯的有效磁路長度l(cm)
③ 磁芯在不留間隙時與匝數(shù)相關的等效電感AL(μH/匝