彩色電視機(jī)開關(guān)電源設(shè)計(jì)解析

在Q1截止期間因有次級(jí)電流i2流過NS，在NS上產(chǎn)生的電壓幅值近似為輸出電壓VO(忽略二極管正向壓降及引線損耗)，此電壓反映在初級(jí)繞組NP上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢VNP：

VNP=VO (8)

因此截止時(shí)功率管Q1所承受的最大電壓應(yīng)力為

VDSmax=VDCmax＋VNP=VDCmax＋VO (9)

在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，Q1所承受的最大電壓應(yīng)力不僅限于VDSmax，同時(shí)還要加上由變壓器漏感所帶來的附加電壓尖峰(估計(jì)約為0.3VDC)，而且在選雙極型管時(shí)，需要注意以上二者之和應(yīng)該比所選管的額定值VCEO小30％，這樣才有足夠的安全余量。

2）連續(xù)工作方式如果市電電壓升高或者接收負(fù)載減輕，這使次級(jí)電流i2在Q1的下一次導(dǎo)通到來之時(shí)仍未下降到零，磁芯仍含有一部分儲(chǔ)能，它會(huì)反映到初級(jí)，使此后Q1的每一次導(dǎo)通，相應(yīng)的初級(jí)電流i1及磁通φ都不是從零而是從一個(gè)恒定值開始上升。這種工作狀態(tài)叫連續(xù)方式，其波形如圖4所示。

圖4 連 續(xù) 方 式 波 形

應(yīng)該指出，根據(jù)磁通復(fù)位原則，在連續(xù)方式中會(huì)存在一個(gè)磁通平衡點(diǎn)φO，在φO的基礎(chǔ)上讓導(dǎo)通時(shí)的磁通增加量Δφ1等于截止時(shí)磁通減少量Δφ2，故有

VDCton=VOtoff

得出

VO=VDC= (10)

由式（10）可知，如果圖1的電路工作在連續(xù)方式中，則輸出電壓VO只取決于匝數(shù)比NS/NP，時(shí)間比ton/toff以及輸入直流電壓VDC，而和負(fù)載RL無關(guān)。

同樣地，實(shí)際的電源應(yīng)該象圖3那樣加入反饋電路，那么由式(10)可知，這個(gè)電路的作用應(yīng)該是當(dāng)輸入直流電壓VDC升高時(shí)，讓ton減少，或者當(dāng)VDC減少時(shí)，讓ton升高，以便保持輸出電壓VO不變。

如果將式(8)代入式(10)，則有

VDCton=VNPtoff （11）

由此可進(jìn)一步簡化式(9)，即截止時(shí)功率管Q1所承受的最大電壓應(yīng)力可化為

VDSmax=VDCmax＋VO=VDCmax＋VDCmax= (12)

考慮功率管還要承受由變壓器漏電感所引起的電壓尖峰(其值約為0.3VDCmax)。因此實(shí)際VDSmax′應(yīng)為

VDSmax′=VDSmax＋0.3VDCmax=1.3VDCmax＋(NP/NS)VO (13)

3）實(shí)例

有一29嫉縭踴其最大輸入市電電壓為AC 264V，變壓器NP=32匝，NS=28匝，VO=140V，則由式(13)得出VDSmax′=1.3××264V＋160V=645V。設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)MOSFET管要選擇其VDS耐壓≥VDSmax′的，下面介紹連續(xù)方式的輸入、輸出電流與負(fù)載功率的關(guān)系。

圖5示出連續(xù)方式的初級(jí)和次級(jí)電流波形。其輸出功率等于輸出電壓乘次級(jí)電流脈沖的平均值。現(xiàn)定義ICSR為次級(jí)電流脈沖線性斜坡部分的中點(diǎn)值，故有

PO=VOICSR=VOICSR(1－ton/T) (14)

ICSR= (15)

圖5中的初級(jí)電流脈沖線性斜坡部分的中點(diǎn)值ICPR，則由Pi=1.25PO=VDCICPR得

ICPR= (16)

圖5 連 續(xù) 方 式 中 的 初 次 級(jí) 電 流 臺(tái) 階

需要注意的是，連續(xù)方式的出現(xiàn)剛好在初級(jí)電流斜坡出現(xiàn)臺(tái)階的時(shí)候，由圖5可見當(dāng)ICPR升高到等于斜坡幅度ΔI1P的一半時(shí)，電流臺(tái)階開始出現(xiàn)，此時(shí)的ICPR在連續(xù)方式中是最小的，結(jié)合式(16)有

ICPRmin=ΔI1P=

或者

ΔI1P= (17)

上式的tonmax可由式(11)在給定的最小VDCmin下求出。又因ΔI1P=(VDCmin)ton/LP故有

LP== (18)

利用式(10)～(18)，可以計(jì)算工作于連續(xù)方式下的反激型變換器各相關(guān)參數(shù)值。需要指出的是，分別按二種方式來設(shè)計(jì)反激型變換器，會(huì)得出很不同的結(jié)果。例如文獻(xiàn)[1]曾使用不連續(xù)與連續(xù)兩種工作方式分別設(shè)計(jì)一個(gè)工作于50kHz的DC/DC反激變換器，假定其輸入DC電壓為38V，輸出5V，輸出功率為50W，則對(duì)初級(jí)電感LP以及初次級(jí)電流會(huì)得出如下表1所示的很不同結(jié)果。

表1 不同工作方式下的反激型變換器設(shè)計(jì)比較