式中:VACmin最小交流电网电压;
Po为输出总功率;
η为系统的效率,可选择80%;
f为交流电网频率。
2.2 箝位保护电路设计
每个开关周期内,TOPSwitch的关电感器参数断将导致变压器漏感产生尖峰电压。VR1和VD1构成的箝位电路防止了此电压对TOPSwitch的损坏,VR1和Vo1的选择由反射电压VOR决定。VOR一般选择为135 V,VR1嵌位电压VCLD可由经验公式VCLO=1.5VOR得出,VD1的耐压值应大于最大直流输入电压Vmas并选择快恢复二极管。
2.3 变压器设计
1)磁芯类型
为满足TOP227Y芯片100 kHz的工作频率,宜选用锰锌铁氧体磁芯,本设计选择EE一42型铁氧体磁芯。
2)最大占空比Dmax
插件电感式中:VOR为次级反射到初级的反射电压,可选135 V:
VDS为TOP227Y的通态电压,一般可选10Y。
3)变压器初级自感Lp
式中:fs为TOP227Y的开关频率,选择100 kHz
4)导线线径
在100kHz开关频率下,铜芯导线的穿透深度是O.20~O.22mm,圆形铜芯导线的直径则是两倍的穿透深度O.40~0 44mm,再增加聚酯绝缘外层厚度O.06mm,则导线扁平型电感测量绝缘外径为O.46~O.50mm,这里我们选用导线线径为O.5mm。
5)每匝电压值
工作在反激状态下,绕组输出电压与每匝电压值成正比,确定各绕组匝数N前须确定每匝电压值。
6)变压器初、次级匝数
变压器匝数可以从选择次级绕组匝数开始。对于输入电压为交流220V的电路,次级选择O.6T/V即可满足要求。根据变比再确定初级绕组的匝数。
2.4 输出整流滤波电路设计
输出整流滤波电路由整流二极管和滤波电容构成。输出整流二极管的开关损耗占系统损耗的1/6~l/5,是影响开关电源效率的主要因素,它包括正向导通损耗和反向恢复损耗。由于肖特基二极管导通时正向压降较低,因此,其正向导通损耗低。此外,肖特基二极管反向恢复时间短,在降低反向恢复损耗以及消除输出电压中的纹波方面有明显的优势,故选用肖特基二极管作为整流二极管。参照最大反向峰值电压选取肖特基二极管。次级绕组的最大反向峰值电压为
式中:VSM为次级绕组输出的最大反向峰值电压;
VS为次级绕组输出电压;
Np为初级绕组匝数;
Ns为次级绕组匝数;
VAcmax为变压器初级输入电压最大值。
2.5 反馈电路设计
反馈电路依据输出电压精度确定,本电源使用线性光耦+TL43l方案,可以把输出电压精度控制在±1%。电压反馈信号经分压网络引入TL431的Ret端,转化为电流反馈信号,经过光耦隔离后输入TOP227Y差模电感的控制端。光耦工作在线性状态,起隔离作用。如果所选光耦的电流放大率上限超过200%,容易造成TOP227Y过压保护动作,相反,若电流放大率下限小于40%,占空比,D将差模电感不能随反馈电流的增大而减小,从而导致过流。因此,应选择电流放大率范围接近100%的光耦。本疗案选择Siemens
的CNY17—2(电流放大率为63%~125%)。
3 电源性能测试及结果分析
根据以上设计,对采用TOP227Y的输出电压为5 V,电流为20 A的开关电源的性能进行了测试。实测结果表明,该开关电源工作在满载状态时,最大占空比为0.42,电源的效率为84%,纹波电压控制、电压调节精度及电源工作效率都超过了以往采用控制电路与功率开关管相分立的拓扑结构形式的开关电源。
4 结语
由于TOP227Y芯片内部集成有PWM控制器、功率开关MOSFET以及多种保护电路,所以,采用该芯片设计出的开关电源具有体积小、重量轻、成本低、外围电路简单、效率及可靠性高等特点,因而在电子设备中具有广泛的应用前景。本文所设计的开关电源已应用于某电路中,通过运行观察,该开关电源的性能良好,取得了很好的应用效果。
[开关电源]三极管总是烧坏本帖最后由北宸x于2014-10-1811:24编辑
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