开关电源培训

1、开关电源工作原理讨论 销售一部主要内容简介一：单端反激开关电源工作原理 1：开关电源拓扑简介 2：反激原理框图 3：反激拓扑结构 4：反激工作原理二：变压器设计三：实例分析3三种基本的非隔离开关电源三种基本的非隔离开关电源VinVoLIoSDVinVoDLIoS1DS2VinVoDLIoSVo=Vin *D/(1-D)Vo=Vin *DVo=Vin /(1-D)VoVin, Boost 升压型电路VoVin, 当DVin 当D0.5buckboost 升降压型电路4VinVoSLmDVinVoLSD1D2VinVoLS1D1D2S2正激型变换器反激型变换器桥式变换器三种基本的隔离开关电源三种基

2、本的隔离开关电源1-2：开关电源原理框图防雷单元EMI单元开关器件采样反馈功率变换整流滤波输出滤波PWM控制隔离器件输出1-3：反激开关电源拓扑71-4:反反激变换器（激变换器（Flyback）工作原理工作原理 （电流连续模式）（电流连续模式）根据变压器的伏秒平衡：TDnVoDTVin)1 (*)1 (*DnDVinVoIoVinVoGDSLmDn:1ConVoVinVds)1 (DVinVdsVgsIDVdsD1-DTIpIoVinVin+nVoImVLVin-nVoID-p81-4:反反激变换器（激变换器（Flyback）工作原理工作原理 （电流断续模式）（电流断续模式）根据变压器的伏秒平

3、衡：)1 (*DnDVinVoIoVinVoGDSLmDn:1CoVgsIDVdsD1-DTIoVinVin+nVoImVLVin-nVoID-p-nVoVoVo TRVoLmIp2221根据能量守恒：LmVinDTIpVinDLmRTVo291-4:反反激变换器（激变换器（Flyback）工作原理（工作原理（1）221221LkIpCdsVr nIIppDVgsIDVdsD1-DTIpIoVinVin+nVoImVrVLVin-nVoID-p21DopDIDIIVr=？IoVinVoGDSLmDn:1LkCoLmTDVoID/)1 ( IpCdsLkVr*101-4:反反激变换器（激变换器（

4、Flyback）工作原理（工作原理（2）VcIoVinVoGDSLmDn:1LkCoVcRPloss=(Vc-Vin)2/RGDSLkVcRPloss=(Vc)2/R111-4:反反激变换器（激变换器（Flyback）工作原理（工作原理（3）Vo=？IoVinVoGDSLmDn:1LkCo)1/(DIIIopDCoVgsIDVdsD1-DTIpIoVinVin+nVoImVrICoID-p-IoVoDTIVCOOCDTIVOO/根据Co在DT时间的基本方程：121-4:反反激变换器（激变换器（Flyback）工作原理（工作原理（4）多路输出的反激变换器：多路输出的反激变换器：)1 (*11DN

5、pDVinNsVo)1 (*22DNpDVinNsVo减小交叉调整率的措施：减小交叉调整率的措施：1.尽量减少两个绕组之间的漏感。2.在辅助输出一路中加入尖峰抑制器（饱和电感） 3.主路输出工作于电流连续模式。4.采用双路加权反馈的控制方式VinVo1GLmNpLkVo2Ns2Ns1反馈控制131-4:反反激变换器（激变换器（Flyback）特征总结特征总结缺点：缺点：1.输出纹波电流大。2.输出控制特性非线性。3.通常需要辅助的吸收回路。4.转换效率较低。VinVo1GLmNpLkVo2Ns2Ns1反馈控制优点：优点：1.电路简单。2.输入电压范围广。 3.容易实现多路输出。三：变压器计算基

6、本步骤1：确定Dmax和Vor2：求匝比3：求初级电感量Lp4：选择磁芯5：求最小初级匝数6：初级，次级和反馈绕组匝数关系7：选择线径，确定初次级绕组的匝数和股数反激电源简化电路3-2：变压器设计 参数设定：初级匝数-Np，次级匝数Ns，输入母线直流电压为Vin，匝比为n，VDf为续流二极管反向耐压，Vo为输出电压，Vor为反射电压，D为MOS开通占空比，Ton为MOS导通时间，Vleg为变压器漏感产生的尖峰电压 N=Np/Ns 3-1 Vds=Vinmax+Vleg+Vor 3-2 Vin*Ton=Vor*Toff 3-3 Dmax=Vor/(Vmin+Vor） 3-4 n=Vor/(VO+

7、Vd) 3-5 V=Lpdi（t）/dt 3-6BCM:Vp=Lp*Ip/Ton 3-7Ip=2*Pi*K/(Vin*Dmax) 3-8Lp=Vp*Ton/Ip=(Vin*Dmax)2/(2*Pi*K*Fs) 3-9BCM,DCM:K=1,CCM:85V-265V K=0.40.6, 185V-253V K=0.6-0.8磁芯选择Ap=Aw*AE=(Pt*10000)/(2*Bm*f*J*Ku)Pt=Po/+PoJ 电流密度，A/cm2,(300-500)Ku 绕组系数 0.20.5最小匝数Np=Lp*Ip/(Bm*Ae)=Vinmin*Dmax*106/(Fs*Bm*Ae)Lp单位取uH，I

8、p取A，Bm取T，Ae取mm2，N=Np/Ns,Nb/Ns=(Vb+Vd1)/(Vo+Vd2)线径选取：电流密度J建议取4-6A/mm2，Irms/(*r*r)=J三：实例分析开关电源设计实例规格要求：已知的条件 Vacmin=90V Vdcmin=90*1.4=126V Vacmax=264V Vdcmax=264*1.4=369.6 Iomax=1.2A, 设定D=0.45 磁感应强度Bm=0.3T Pomax=12*1=12A，Pi=Po/u=12/0.7=17W输入规格输入规格输出电压输出电压输出电流输出电流OCPOCP效率效率90V-264V12V11.270%实际例子参数计算-1输

9、入电解电容 Ve=VdcMax*1.1=369*1.1=405.6V,故取400V耐压电解电容 Ce常规以经验公式取值,180V-264V输入时， 1uF/W 90V-264V输入时，2uF/W 此处P=12*1/=12W，全电压下12*2=24，故取20uF输出电解电容 根据纹波和耐压可以计算得到，公式比较复杂，此处不做介绍，以我之前的经验，1000uF/A比较合适。 输出电解电容总共1330uF。参数计算-2变压器原边参数计算V=L*di/dtVdcmin=Lp*Ip/(Ton) 3-1 Pin=Po/ 85%=Vdcmin*Iidc=Vdcmin*D*Ip/2 3-2由3-1和3-2得到

10、 Lp=(Vdcmin*D)2/(2*Pi*Fs) 本例 Lp=(90*1.4*0.45)2/(2*12*60*103/0.7)=1.5mH Ip=Pi*2/(Vdcmin*D)=0.6A Irms=Ip*（D/3）=0.23A 变压器磁芯可根据经验选择， Ap=（ Pt*10000)/(2*Bm*f*J*Ku)=(29*10000）/(2*0.25*60*1000*400*0.3)=0.0806cm4=806mm4参数计算-3由查表可得EF20的AP=1013mm4可以满足要求。 EF20 的Ae=33.5mm2 Vor*(1-D)=Vdcmin*D n=Vor/(Vo+Vd)=103/13=7.9 Np=Lp*Ip/(Bm*Ae)=1.5*0.6*1000/（0.3*33.5)=89.5 取90匝 Ns=90/7.9=11.4 取11匝 Nb=(Vb+Vd)*Ns/(Vo+Vd)=(12+0.5)*11/(12+0.5)=11匝 变压器线径计算 Irms=J*S=J*pi*(D/2)2 D=2*（Irms/(J*pi) Dp=2* （0.23/(5*3.14)=0.24,取0.25mm的线 Ds=2* (（0.23*7.9）/(5*3.14)=0.7mm， 考虑趋肤效应，取两股0.5mm线并饶参数设计-4