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TOPSwitch-GX开关电源在牙科X光机中的应用
发布时间:2016-07-29 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]-
辅助电源作为系统的重要组成部分，共提供5路输出，其中2路分别给2个SGl525及其外围电路作为工作电源；l路送风扇；1路送单片机系统部分，1路给灯丝提供电源。由于该系统应用于医院牙科，检查病人牙齿的病变，故对电源性能提出了较高的要求：首先要求输出高压要稳定．发射X射线的剂量要适当，其次是要安全。辅助电源须满足以下要求：
1)输出功率要超过100 W，以满足各部分对辅助电源功率的要求：
2)使用电压范围要宽，保证电压大范围波动时不会导致系统失效：
3)输出电压稳定度要高，比如灯丝．其电压的波动直接影响到X光剂量的多少；再如单片机，电压的波动导致其程序跑飞，造成的后果将不堪设想：
4)体积要小，这样有利于减小设备体积．提高用户操作的灵活性。
3．2 计算机辅助设计
由于电源设计涉及的知识面较广，不仅要掌握TOPSwtieh系列单片开关电源的工作原理．还必须了解有关半导体器件、模拟电路与数字电路、电磁特性、电磁兼容性、热力学等方面的知识。传统设计方法全部靠人工来完成，步骤繁琐、工作量大、效率低。本设计采用PI公司提供的辅助设计工具Pl—Expert软件，极大地减少了工作量．缩短了开发时间，并可实现多方面的优化设计。图3示出应用PI—Expert辅助设计时软件输出的电路形式。该软件根据用户给定的输入参数、输出参数、优化方式、器件系列等相关信息，通过计算给出器件变量电源部分元件选择、电源输出参数、变压器结构参数和次级参数等信息。本设计性能指标如下：
输人参数：输入电压为85 VAC一265 VAC；电源频率为50 Hz；整流二极管导通时间为2．45 ms；损耗分配因数为O．46；效率为0．73。
输出参数：输出电压和电流为12 V／5 A、12V/1A，12 V／1 A，12 V／1 A和7．5 V／2 A：反馈绕组电压和电流为12 V／0．006 A。
工作方式：反激式。
器件：TOPSwiteh—GX，Y系列，132 kHz。
优化方式：最低成本。
3．3 变压器设计
由于变压器在电路中兼有储能、限流和隔离作用．还要流过电流直流成分，因而是整个设计中的难点和关键。
3．3．1 变压器的设计原则
当电路主拓扑结构、工作频率和磁芯尺寸确定后．变压器的功率P与磁感应强度B和电流密度成正比．即PocBJ当变压器尺寸一定时，B和J选得高一些，则某一给定的磁芯可以输出更大的功率．这样可以使变压器体积减小，重量减轻。但是B和J的提高受各项电性能技术要求的制约。若B过大．激磁电流过大，会造成波形畸变严重，影响电路安全工作并导致输出纹波增加。若J增大，则铜损增大．温升将会超过规定值。因此，在确定磁感应强度和电流密度时，应把电性能要求和经济设计结合起来考虑。
3．3．2 相关参数计算
为了合理选择变压器的磁芯，确定初级、次级线圈的线径、匝数及气隙等参数，必须对磁场强度、传输功率、传输效率、初级和次级峰值电流等多项参数进行分析计算。计算方法多种多样，但计算结果相差不大。本设计采用了PI—Expert软件，计算相当简单，仅需输入相关设计参数，软件就会输出所需的变压器设计扁平型电感参数：初级线圈电感量LP=171μH：初级匝数：NP=27.3(实际设计中取27)；初级线径：AWG20(0．813 mm)双股并塑封电感绕；反馈绕组匝数：NB=3．0：磁芯选择：E135，相关参数Bw=15．70 mm，M=0 mm．L=1．60 mm，AE=101．40 mm2，ALG=210nH／T2,BM=2423G，BP=2976G，BAc=606G；气隙：LG=0．52mm；初级漏感：LL=3μH；次级12 V／5 A组：3匝．AWG22(0．643 mm)3股并绕；次级12 V／1 插件电感A组：3匝．AWG24(0．51 mm)；7．5 V／2 A组：2T(实际输出7．97 V)．AWG22(0．643 mm)。
软件给出的参数都是经过一定优化得到的，故实际设计中优先选用这些推荐参数，实践证明这样做是合理且高效的。简易平均值PI调节器的设计随着电力电子技术的发展，开关直流电源的应用越来越普遍。在开关直流电源中要保证其工作可靠、输出稳定，关键在于调节器上。对于开关直流电源的调节器可以采用PI调节器调节。而对于输出为方波或正负脉冲的电力电子
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原理图：
上下管驱动波形（因示波器两个探头共地，分开测）：
空载输出波形：
带50欧纯电阻波形：
附件为AD原理图
电源图.rar(18.09KB,下载次数:4)2016-5-2019:
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