基于PC40EE25的開關(guān)隔離電源設(shè)計(jì)

　　2 控制電路的設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)采用SG*1高集成環(huán)保模式PWM控制器， 該控制器采用電流模式(逐周期電流限制)的工作方式， 可以實(shí)現(xiàn)軟驅(qū)動圖騰柱輸出的可調(diào)控的PWM波形， 其輸出電壓可達(dá)18 V， 足以同時(shí)驅(qū)動兩路MOSFET。本設(shè)計(jì)還在PWM輸出端設(shè)計(jì)了一個(gè)信號耦合變壓器， 這樣可用同一個(gè)PWM信號來控制兩個(gè)MOSFET， 使Q1和Q2同時(shí)開通和關(guān)斷， 還可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動MOSFET信號的隔離。另外，該控制器也可以提供欠壓鎖定和過溫保護(hù)功能，當(dāng)VDD小于10 V時(shí)， 控制器內(nèi)部將鎖定， 不再向外發(fā)送PWM波。

　　本設(shè)計(jì)采用負(fù)載繞組給控制芯片SG*1供電， 從主電路可知， 輔助繞組和次級繞組處在相同的工作方式下， 這在設(shè)計(jì)變壓器的時(shí)候只要根據(jù)次級輸出就可以確定輔助繞組的設(shè)計(jì)。應(yīng)當(dāng)注意的是， 在雙管反激電路中， 兩個(gè)開關(guān)管中間有一個(gè)懸浮地， 因而不能直接驅(qū)動， 所以， 這里采用變壓器隔離驅(qū)動方法來使VT1和VT2公用同一驅(qū)動信號。

　　圖3所示是本設(shè)計(jì)的控制芯片電路及驅(qū)動電路， 圖中， R3接在直流電壓DC端主要用來啟動，當(dāng)流入3腳的電流足夠啟動芯片的時(shí)候， 芯片8腳Gate輸出PWM波， 從而使主電路導(dǎo)通， 電源開始工作。R4主要確定芯片輸出PWM波的頻率， R5和C5組成電流采樣的匹配網(wǎng)路。由于芯片采用逐周峰值電流工作方式， 故在初級線圈電流達(dá)到峰值時(shí)， 芯片將關(guān)斷PWM波， 變壓器向次級傳送能量。

圖3 控制芯片電路及驅(qū)動電路

　　圖4所示是其系統(tǒng)中的輸入欠壓和輸出過壓保護(hù)電路。由于本開關(guān)電源設(shè)計(jì)采用了輸入過壓和輸入欠壓保護(hù)， 故當(dāng)輸入高于750 V或低于120V時(shí)， 比較器的2腳電壓值會高于2.5 V或比較器的5腳會低于2.5 V， 本設(shè)計(jì)采用精密可調(diào)線性穩(wěn)壓器TL431來產(chǎn)生2.5 V的基準(zhǔn)源， 并分別給比較器的3腳和6腳供電， 這樣， 在比較器的1腳或7腳就會產(chǎn)生低電平， Q5由于基級電壓過低而截止，線性光耦U5的發(fā)光二極管不能發(fā)光。這時(shí)， 由于Q4S接到輸出儲能電容上， Q4G和Q4S不能組成通路， 所以， 加在Q4管的GS間的電壓Ugs為零， 開關(guān)管Q4關(guān)斷， 電源不能向后面負(fù)載供電， 從而實(shí)現(xiàn)欠壓和過壓保護(hù)功能。

圖4 輸入欠壓和輸出過壓保護(hù)電路

　　3 電路變壓器的設(shè)計(jì)

　　采用兩個(gè)開關(guān)管串聯(lián)不會影響主電路中變壓器的設(shè)計(jì)， 故可根據(jù)《開關(guān)電源設(shè)計(jì)指南》中相關(guān)介紹來計(jì)算變壓器參數(shù)， 本設(shè)計(jì)選用TDK公司的PC40EE25高頻磁性材料作為鐵芯， 變壓器的參數(shù)計(jì)算如下：

　　初級線圈的峰值電流：

　　變壓器的有效功率：

　　式中， Ac為有效磁芯面積， 單位為cm2， Bmax為最大磁通密度， 單位為G (高斯Wb/cm2)。