开关电源设计技术网友投稿

2021-06-11 09:34:33本页面

开关电源设计技术网友投稿


【正文】

1,开关电源设计技术,2,线性电源,缺点:效率低,体积大,重量大。优点:电路简单,干扰小。,3,开关电源发展趋势,高可靠性高功率密度低待机功耗高功率因数,4,开关电源基本拓朴,BUCK降压变换器,非隔离电源应用,典型应用如MC34063,LM2576等。,5,开关电源基本拓朴,BOOST升压变换器,非隔离电源应用,典型应用如MC34063等。,6,开关电源基本拓朴,BUCKBOOST极性反转变换器,非隔离电源应用,典型应用如MC34063等。,7,开关电源基本拓朴,FLYBACK单端反激变换器,元件少,成本低,小功率电源应用很广泛,输出功率小于70W。,8,开关电源基本拓朴,FORWARD单端正激变换器。

应用于200W以下的电源。,9,开关电源基本拓朴,2SWITCHFORWARD双管正激变换,开关管电压应力降低,输出功率可以达到400500W,但驱动较复杂。,10,开关电源基本拓朴,ACTIVECLAMPFORWARD有源钳位正激变换器,能很好地实现无损吸收,能达到电源较高效率的要求,但调试困难,较少应用。,11,开关电源基本拓朴,PUSHPULL推挽变换器,开关管电压应力大(Vin),且容易出现磁通不平衡现象,目前较少应用。,12,开关电源基本拓朴,HALFBRIDGE半桥变换器,通过串联电容C3可以自动修正,避免磁心饱和。应用比较广泛。但C1和C2体积太大,影响电源体积。,13,开关电源基本拓朴。

FULLBRIDGE全桥变换器,应用于大功率电源,控制比较复杂。,14,功率因数校正PowerFactorCorrection(PFC),为什么要进行功率因数校正?如何实现功率因数校正?,15,功率因数校正(PFC),为什么要进行功率因数校正?有功功率、无功功率、视在功率之间的关系:,S视在功率,VAP有功功率,WQ无功功率,var,角为功率因数角,它的余弦(cos)是有功功率与视在功率之比即cosP/S称作功率因数。,16,功率因数校正(PFC),无PFC的典型电路和线路波形,17,无PFC的电路对电网的影响(1)降低发电机有功功率的输出。(2)降低输、变电设备的供电能力。(3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。

(4)造成线路高谐波成份。,功率因数校正(PFC),无PFC的电路对元件选择的影响1、共模电感2、整流二极管3、初级滤波电容,18,功率因数校正(PFC),一类是无源功率因数校正法;另一类是有源功率因数校正法,它是通过在电网和电源装置之间串联插入功率因数校正装置,其中单相BOOST电路因具有效率高、电路简单、成本低等优点而得到广泛应用,并称之为有源功率因数校正(APFC)电路。在有源功率因数校正控制芯片中,其种类繁多,有峰值电流控制法、平均值电流控制法等。,提高功率因数的方法,19,无源功率因数校正,缺点(1)功率因数不高。(2)由于工作在工频,要求电感量大,电感体积就大。(3)工作范围窄,需要开关切换。

20,功率因数校正(PFC),PFC的实现,从上式可以看出,在正弦半波内,只要Ton是常数,Ip将和Vin成线性关系,所以Ip的平均值也将是正弦波,从而实现PFC功能。,21,公司使用的PFC芯片LT1249,功率因数校正(PFC),22,开关电源设计方法,单端反激电源设计,1、确定系统要求:Vacmax、Vacmin、Vo、Io、Po、,2、根据输出要求选择反馈电路和偏置电压Vb:TL431或稳压管Vb推荐15V,23,3、根据输入电压和Po确定输入电容Cin。推荐2uF3uF/W,开关电源设计方法,24,开关电源设计方法,4、根据输入电压确定反射输出电压Vor和钳位齐纳二极管电压Vclo。设定反射电压:Vor135V使用200V钳位齐纳二极管。

Vclo200VP6KE200A,25,5、按所希望的工作模式和电流波形设定初级电流波形参数Kp。对于通用输入(AC85V265V)设定Kp0.4。,开关电源设计方法,26,开关电源设计方法,27,开关电源设计方法,6、根据Vmin和Vor确定Dmax推荐设定:Dmax0.4。,7、计算初级峰值电流Ip,连续模式(Kp1),不连续模式(Kp1),28,开关电源设计方法,8、计算初级有效值值电流Irms,连续模式(Kp1),不连续模式(Kp1),29,开关电源设计方法,9、根据交流输入电压Vac,Po和选择开关元件(PI),10、计算变压器初级电感Lp,连续模式,不连续模式,30,开关电源设计方法。

11、根据fs和Po选择磁芯和骨架,并从磁芯骨架产品目录中确定Ae,Le,Al,和Bw。以上数据查表得到。,12、设定初级绕组层数L和次级绕组圈数Ns。开始时用L2开始时每伏输出电压,用Ns0.6匝0.8匝/VL和Ns可以调整,31,开关电源设计方法,13、计算初级绕组匝数Np和偏置绕组匝数Nb。,计算初级匝数:,计算偏置绕组匝数:,校核最大磁通密度Bm和气隙长度,可以调整L和Ns或磁芯/骨架。,32,14、计算次级峰值电流Isp。,开关电源设计方法,15、计算次级有效值电流Isrms。,连续模式(大),不连续模式:,根据上面计算结果确定次级绕组导线直径。,33,开关电源设计方法,16、确定次级和偏置绕组最大反向峰值电压PIVs。

PIVb。,次级绕组最大反向峰值电压PIVs,偏置绕组最大反向峰值电压PIVb,34,开关电源设计方法,17、确定次级整流管和偏置绕组整流管。整流管额定反向耐压:Vr1.25PIVs整流管额定电流:Id3Io,35,开关电源设计方法,18、确定次级输出电感L和滤波电容C。次级输出电感L:采用3.3uH滤波电容:低ESR多电容并联使用,36,19、确定输入整流桥,开关电源设计方法,额定反向电压:,额定有效值电流:ID2IACRMS,无功率因数电路时PF取0.5。,37,单端反激电源典型波形,次级整流二极管波形,38,单端反激电源介绍,单端反激动画演示:topology.swf,39,变压器设计,

软磁磁芯特点:较高的导磁率,低的矫顽力,高的电阻率。导磁率高,在一定的线圈匝数时,通过不大的激磁电流就能有较高的磁感应强度,线圈就能承受较高的外加电压,因此在输出一定功率要求下,可减轻磁芯体积。磁芯矫顽力低,磁滞回环面积小,则铁耗也小。高的电阻率,则涡流小,铁耗小。,40,变压器设计,磁化曲线一般来说是非线性的,具有2个特点:磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时,磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms,继续增大H,Ms保持不变;以及当材料的M值达到饱和后,外磁场H降低为零时,M并不恢复为零,而是沿MsMr曲线变化。动画演示:magnetic,磁性材料的磁化曲线:,41,变压器设计,变压器的主要作用:电气隔离。

磁耦合传送能量;变比不同,达到升压或降压。,为什么自己设计变压器主要是涉及的参数太多,如:功率,电压,电流,频率,温度,电感量,变比,漏电感,磁材料参数、铜损耗,铁损耗等,42,变压器设计,独立绕组,43,变压器设计,堆叠绕组,44,变压器设计,变压器的结构,45,变压器线径计算以每平方毫米通过5A电流计算,考虑趋肤效应,使用多股线或铜带。(交流电通过导体时,各个部分的电流密度不均匀,导体内部电流密度小,导体表面电流密度大趋肤),变压器设计,变压器加工图纸的要求首先变压器电气性能标示完整;其次初步估算窗口面积,考虑可制造性;最后图纸完整性和可阅读性(制造商能读懂)。,46,电源设计技术,安规设计安全间距。

漏电流,阻燃材料选择等。可靠性设计应用成熟电路,电子元件的选用,降额设计(电阻),热设计等。可维护性设计方便生产、维修等。,47,PCB布局和走线技巧地线环路尽量小(举例:AD23次级地线走线)变压器次级环路尽量小(环路等效电感感会折算到初级)电容引脚走线散热器的放置电位器的放置。,电源设计技术,48,电源设计技术,开关电源的最佳布置的流程a)放置变压器或电感;b)布置功率开关管电流环路;c)布置输出整流器电流环路;d)把控制电路与交流功率电路连接;e)布置输入环路和输入滤波器;f)布置输出负载环路和输出滤波器。,49,电源设计技术,冗余备份技术1、串联2、并联1+1N+1串联电阻技术串联二极管技术均流技术(UC3902)。

50,谢谢!,

设计规范相关推荐  
三九文库 www.999doc.com
备案图标苏ICP备2020069977号