基于多路单端反激式开关电源的设计方案(二)

最新更新时间:2013-10-11来源: 21ic关键字:单端反激式  开关电源 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

3.5 输出整流滤波电路

由整流二极管、滤波电容和平波电感组成。将次级绕组的高频方波电压转变成脉动的直流电压,再通过输出滤波电路滤除高频纹波,使输出端获得稳定的直流电压。肖特基二极管正向导通损耗小、反向恢复时问短,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性能优势,所以选用肖特基二极管作为整流二极管,参数根据最大反向峰值电压VR选择,同时二极管的额定电流应该至少为最大输出电流的3~5倍。次级绕组的反向峰值电压VSM为:

 

 

式中:Iout是输出端的额定电流,单位为A;Dmin是在高输入电压和轻载下所估计的最小占空比(估计值为0.3);V(PK-PK)是最大的输出电压纹波峰峰值,单位为mV.计算得出后考虑阈值C6取100 μF/10 V,C8取220 μF/35 V.

第二级经LC滤波使不满足纹波要求的电压再次滤波。输出滤波电容器不仅要考虑输出纹波电压是否可以满足要求,还要考虑抑制负载电流的变化,在这里可以选择C7取22 μF/10 V,C9取10 μF/35 V.C5取经验值0.1 μF/25 V.输出滤波电感根据经验取2.2~4.7 μH,采用3.3 μH 的穿心电感,能主动抑制开关噪声的产生。

为减少共模干扰,在输出的地与高压侧的地之间接共模抑制电容C15.

3.6 反馈回路设计

开关电源的反馈电路有四种类型:基本反馈电路、改进型基本反馈电路、配稳压管的光耦反馈电路、配TL431的光耦反馈电路。本设计采用电压调整率精度高的可调式精密并联稳压器TL431加线形光耦PC817A构成反馈回路。

TL431通过电路取样电阻来检测输出电压的变化量ΔU,然后将采样电压送入TL431 的输入控制端,与TL431的2.5 V参考电压进行比较,输出电压UK也发生相应变化,从而使线性光电耦合器中的发光二极管工作电流发生线性变化,光电耦合器输出电流。

经过光电耦合器和TL431组成的外部误差放大器,调节TOP223Y控制端C 的电流IC,调整占空比D(IC与D成反比),从而使输出电压变化,达到稳定输出电压的目的。

对于电路中的反馈部分,开关电源反馈电路仅从一路输出回路引出反馈信号,其余未加反馈电路。这样,当5 V输出的负载电流发生变化时,定会影响12 V输出的稳定性。

解决方法是给12 V输出也增加反馈电路。另外,电路中C10为TL431的频率补偿电容,可以提高TL431的瞬态频率响应。R5为光电耦合器的限流电阻,R5的大小决定控制环路的增益。电容器C13为软启动电容器,可以消除刚启动电源时芯片产生的电压过冲。

下面主要是确定R4~R8的值:

按照应用要求,对5 V电源要求较高,但也要兼顾12 V电源,权衡反馈量,将R7,R8的反馈权值均设置为0.6,0.4,各个输出的稳定性均得到保障和提高。

只有5 V输出有反馈时,如R4,R7取值均为10 kΩ,此时电流IR7 =250 μA,分权后,R7分得150 μA、R8分得150 μA.根据TL431的特性知,Vo,VREF,R7,R8,R4之间存在以下关系:

 

 

式中:VREF为TL431参考端电压,为2.5 V;Vo为TL431输出电压。根据电流分配关系得(单位:kΩ):

 

 

式中:VF 为光耦二极管的正向压降,由PC817技术手册知,典型值为1.2 V.先取R5=390 Ω,可得R6=139 Ω,取标称值150 Ω。

3.7 控制回路

由电容C7和电阻R12串联组成。C9用来滤除控制端的尖峰电压并决定自动重启动时序,并和R12一起设定控制环路的主极点为反馈控制回路进行环路补偿。由数据手册知,C9选择47 μF/25 V的电解电容,当C9 =47 μF时,自动重启频率为1.2 Hz,即每隔0.83 s检测一次调节失控故障是否已经被排除,若确认已被排除,就自动重启开关电源恢复正常工作。R12取6.2 Ω。

4 方案的实验结果

根据以上方案设计的方法和规范,设计出的一种基于TOP223Y双路+5 V/3 A,+12 V/1 A输出的反激式开关电源。在宽范围85~265 VAC的输入范围下对其性能进行了测试,如表1所示。

 

 

由以上选取的实验数据得出,+5 V/3 A(反馈权重0.6,负载500 Ω)输出的电压调整率为SV = ±0.18%,输出的纹波电压为39 mV,输出的最大电流为3.2 A;+12 V/1 A(反馈权重0.4,负载750 Ω)输出的电压调整率为SV = ±0. 3%,输出的纹波电压为68 mV,输出的最大电流为1.10 A.

该电源在满载状态时,功率可达27.6 W,最大占空比为0.60,电源效率为83.1%,开关电源具有良好的性能,满足应用要求。

5 结语

本文所设计的开关电源方案,芯片的高度集成化,外围电路设计简单。电源的性能通过参数的调节仍有提升的空间。双输出双反馈异权重的设计使开关电源的更加实用灵活,不同的保护电路的设计,使电源的实用更加安全可靠,该方案所设计的电源在实际应用中表现良好。

关键字:单端反激式  开关电源 编辑:探路者 引用地址:基于多路单端反激式开关电源的设计方案(二)

上一篇:基于多路单端反激式开关电源的设计方案(一)
下一篇:大功率AC/DC开关电源之无源钳位移相全桥电路

推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 22:28

驱动LED阵列的同步降压开关电源
背景 汽车照明装配供应商正在考虑用LED器件与高强度放电(HID) 照明竞争。首先,LED器件的驱动电路没有HID 灯复杂。HID灯要求高压镇流电路在HID 灯中启动一个电弧,而且在启弧后需要调整其电压输出,以维持对HID灯的恒定功率供应。从电磁兼容(EMC)的观点来看,这些高压电路易于产生噪声,进一步阻碍了这些技术在汽车领域使用。最后,LED器件的成本持续下降,使这种技术对于成本敏感的汽车市场越来越有吸引力。 一个典型的LED前照灯应用要求给LED阵列提供大约25 瓦以上的功率。因为LED元件的一个优点是效率高,所以驱动电子元件也应该提高效率,以充分发挥LED技术的优势。因此考虑采用某种开关电源 (SMPS)来实现这个目标是可以
[电源管理]
FairchildFSL206MR5W辅助电源解决方案
Fairchild 公司的FSL206MR集成了PWM和SenseFET,特别适用外接元件最少的高性能离线开关电源(SMPS).内部的SenseFET耐压650V,固定工作频率67kHz,265VAC无偏压绕组的无负载功耗小于150mW,具有多种保护,主要用在STB,DVD和DVCD播放器的开关电源,辅助电源.本文介绍了FSL206MR主要特性,方框图,典型应用电路图以及FSL206MR 5W评估板主要指标,电路图,材料清单和PCB布局图. The FSL206MR integrated Pulse-Width Modulator (PWM) and SenseFET is specifically designed for hig
[电源管理]
FairchildFSL206MR5W辅助电源解决方案
开关电源原理与设计(连载43)全桥式变压器开关电源
      1-8-3.全桥式变压器开关电源       全桥式变压器开关电源也属于双激式变压器开关电源。它同时具有推挽式变压器开关电源电压利用率高,又具有半桥式变压器开关电源耐压高的特点。因此,全桥式变压器开关电源经常用于工作电压高,输出大功率大的场合。       1-8-3-1.全桥式变压器开关电源的工作原理       图1-47是全桥式变压器开关电源工作原理图。图中,K1、K2、K3、K4是4个控制开关,它们被分成两组;K1和K4为一组,K2和K3为另一组。开关电源工作的时候,总是一组接通,另一组关断,两组控制开关轮流交替工作;T为开关变压器,N1为变压器的初级线圈,N2为变压器的次级线圈;Ui为直流输入电压
[电源管理]
<font color='red'>开关电源</font>原理与设计(连载43)全桥式变压器<font color='red'>开关电源</font>
基于ARM与PID算法的开关电源控制系统
  近年来,嵌入式技术发展极为迅速,出现了以单片机、专用嵌入式 ARM 为核心的高集成度处理器,并在通信、自动化、电力电子等领域得到了广泛应用。电源行业也开始采用内部集成资源丰富的嵌入式控制器来构成大型开关电源的控制系统。将SAMSUNC公司的嵌入式 ARM 处理器S3C4480芯片,应用到开关电源的控制系统的设计中,采用C语言和少量汇编语言,就可以实现一种以嵌入式 ARM 处理器为核心、具有智能 PID 控制器以及触摸屏、液晶显示器等功能的开关电源控制系统。  系统硬件架构   随着数字电路和半导体工艺日趋完善成熟,数字信号、数字电路在应用中所占比例越来越大,同时显现出越来越多的优点:便于计算机处理控制、减
[电源管理]
基于ARM与PID算法的<font color='red'>开关电源</font>控制系统
开关电源设计:有效精确测量电源纹波
  精确地测量 电源 纹波本身就是一门艺术。在图6.1所示的示例中,一名初级工程师完全错误地使用了一台示波器。他的第一个错误是使用了一支带长接地引线的示波器探针;第二个错误则是将探针形成的环路和接地引线均置于电源变压器和开关元件附近;最后一个错误是允许示波器探针和输出电容之间存在多余电感。该问题在纹波波形中表现为高频拾取。在电源中,存在大量可以很轻松地与探针耦合的高速、大信号电压和电流波形,其中包括耦合自电源变压器的磁场,耦合自开关节点的电场,以及由变压器互绕电容产生的共模电流。   利用正确的测量方法可以大大地改善测得纹波结果。首先,通常使用带宽限制来规定纹波,以防止拾取并非真正存在的高频噪声。我们应该为用于测量的示波器设定正
[电源管理]
<font color='red'>开关电源</font>设计:有效精确测量电源纹波
PSR原边反馈开关电源变压器设计
下面结合实际来讲讲我对PSR原边反馈开关电源设计的“独特”方法——以实际为基础。   要求条件:   全电压输入,输出5V/1A,符合能源之星2之标准,符合IEC60950和EN55022安规及EMC标准。   因充电器为了方便携带,一般都要求小体积,所以针对5W的开关电源充电器一般都采用体积较小的EFD-15和EPC13的变压器,此类变压器按常规计算方式可能会认为CORE太小,做不到,如果现在还有人这样认为,那你就OUT了。   磁芯以确定,下面就分别讲讲采用EFD15和EPC13的变压器设计5V/1A 5W的电源变压器。   1. EFD15变压器设计   目前针对小变压器磁芯,特别是小公司基本
[电源管理]
PSR原边反馈<font color='red'>开关电源</font>变压器设计
基于改进启动回路的反激式开关电源设计
1 前言 开关电源 具有高效率、低功耗、体积小、重量轻等显著优点,现已成为稳压电源的主流产品。本文以电流型PWM控制芯片UC3844B设计了一种高效的单端反激式、4路隔离输出的辅助电源系统,并针对传统启动回路中直流母线侧能量浪费的缺点,设计了一种新型控制芯片启动回路。实验结果表明,设计的单端反激式开关电源具有良好的工作性能,改进型启动电路能够有效缩短启动时间,提高了电源效率。 2 UC3844B芯片介绍 UC3844B是一种高性能固定频率电流模式的PWM控制集成电路芯片。该集成电路的特点是:具有震荡器、温度补偿参考、高增益误差放大器、电流取样比较器和大电流图腾柱输出,是驱动功率MOSFET的理想器件。其内部结构及
[电源管理]
基于改进启动回路的<font color='red'>反激式</font><font color='red'>开关电源</font>设计
XP Power的AC/DC开关电源可设定任意所需电压
XP Power公司近日推出一款AC/DC开关电源RCL175,该器件可使用户对每个输出设定为从任意伏到额定最大值的范围。RCL175可提供1至4路输出:输出1从3V至60V,输出2从5V至60V,输出3和输出4从5V至30V。输出3和输出4相互隔离,允许并联或串联。输出1可由用户调节,范围在±10%,其它输出根据同样的比例跟踪调整。该产品可用于工业、IT和医疗应用,适合于Class I和Class II级应用(带或不带接地)。 RCL175功率达120W时可采用对流散热,175W时可采用12cfm风扇散热,最大峰值功率可达200W,根据输出配置不同,该器件的效率在84%至90%之间。 RCL175提供18种不同电气和
[新品]
小广播
热门活动
换一批
更多
最新电源管理文章
更多精选电路图
换一换 更多 相关热搜器件
更多每日新闻
随便看看
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved