技術(shù)貼士:多層線路板在開(kāi)關(guān)電源電路中的應(yīng)用
隨著多層線路板在開(kāi)關(guān)電源電路中應(yīng)用,使得印制線路變壓器成為可能,由于多層板,層間距較小,也可以充分利用變壓器窗口截面,可在主線路板上再加一到兩片由多層板組成的印制線圈達(dá)到利用窗口,降低線路電流密度的目的,由于采用印制線圈,減少了人工干預(yù),變壓器一致性好,平面結(jié)構(gòu),漏感低,偶合好。開(kāi)啟式磁芯,良好的散熱條件。由于其具有諸多的優(yōu)勢(shì),有利于大批量生產(chǎn),所以得到廣泛的應(yīng)用。但研制開(kāi)發(fā)初期投入較大,不適合小規(guī)模生。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/226680.htm開(kāi)關(guān)電源分為,隔離與非隔離兩種形式,在這里主要談一談隔離式開(kāi)關(guān)電源的拓?fù)湫问剑谙挛闹?,非特別說(shuō)明,均指隔離電源。隔離電源按照結(jié)構(gòu)形式不同,可分為兩大類:正激式和反激式。反激式指在變壓器原邊導(dǎo)通時(shí)副邊截止,變壓器儲(chǔ)能。原邊截止時(shí),副邊導(dǎo)通,能量釋放到負(fù)載的工作狀態(tài),一般常規(guī)反激式電源單管多,雙管的不常見(jiàn)。正激式指在變壓器原邊導(dǎo)通同時(shí)副邊感應(yīng)出對(duì)應(yīng)電壓輸出到負(fù)載,能量通過(guò)變壓器直接傳遞。按規(guī)格又可分為常規(guī)正激,包括單管正激,雙管正激。半橋、橋式電路都屬于正激電路。
正激和反激電路各有其特點(diǎn),在設(shè)計(jì)電路的過(guò)程中為達(dá)到最優(yōu)性價(jià)比,可以靈活運(yùn)用。一般在小功率場(chǎng)合可選用反激式。稍微大一些可采用單管正激電路,中等功率可采用雙管正激電路或半橋電路,低電壓時(shí)采用推挽電路,與半橋工作狀態(tài)相同。大功率輸出,一般采用橋式電路,低壓也可采用推挽電路。
反激式電源因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,省掉了一個(gè)和變壓器體積大小差不多的電感,而在中小功率電源中得到廣泛的應(yīng)用。在有些介紹中講到反激式電源功率只能做到幾十瓦,輸出功率超過(guò)100瓦就沒(méi)有優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)起來(lái)有難度。本人認(rèn)為一般情況下是這樣的,但也不能一概而論,PI公司的TOP芯片就可做到300 瓦,有文章介紹反激電源可做到上千瓦,但沒(méi)見(jiàn)過(guò)實(shí)物。輸出功率大小與輸出電壓高低有關(guān)。
反激電源變壓器漏感是一個(gè)非常關(guān)鍵的參數(shù),由于反激電源需要變壓器儲(chǔ)存能量,要使變壓器鐵芯得到充分利用,一般都要在磁路中開(kāi)氣隙,其目的是改變鐵芯磁滯回線的斜率,使變壓器能夠承受大的脈沖電流沖擊,而不至于鐵芯進(jìn)入飽和非線形狀態(tài),磁路中氣隙處于高磁阻狀態(tài),在磁路中產(chǎn)生漏磁遠(yuǎn)大于完全閉合磁路。
變壓器初次極間的偶合,也是確定漏感的關(guān)鍵因素,要盡量使初次極線圈靠近,可采用三明治繞法,但這樣會(huì)使變壓器分布電容增大。選用鐵芯盡量用窗口比較長(zhǎng)的磁芯,可減小漏感,如用EE、EF、EER、PQ型磁芯效果要比EI型的好。
關(guān)于反激電源的占空比,原則上軍用電源的最大占空比應(yīng)該小于0.5,否則環(huán)路不容易補(bǔ)償,有可能不穩(wěn)定,但有一些例外,如美國(guó)PI公司推出的TOP系列芯片是可以工作在占空比大于0.5的條件下。占空比由變壓器原副邊匝數(shù)比確定,本人對(duì)做反激的看法是,先確定反射電壓(輸出電壓通過(guò)變壓器耦合反映到原邊的電壓值),在一定電壓范圍內(nèi)反射電壓提高則工作占空比增大,開(kāi)關(guān)管損耗降低。反射電壓降低則工作占空比減小,開(kāi)關(guān)管損耗增大。當(dāng)然這也是有前提條件,當(dāng)占空比增大,則意味著輸出二極管導(dǎo)通時(shí)間縮短,為保持輸出穩(wěn)定,更多的時(shí)候?qū)⒂奢敵鲭娙莘烹婋娏鱽?lái)保證,輸出電容將承受更大的高頻紋波電流沖刷,而使其發(fā)熱加劇,這在許多條件下是不允許的。
占空比增大,改變變壓器匝數(shù)比,會(huì)使變壓器漏感加大,使其整體性能變,當(dāng)漏感能量大到一定程度,可充分抵消掉開(kāi)關(guān)管大占空帶來(lái)的低損耗,時(shí)就沒(méi)有再增大占空比的意義了,甚至可能會(huì)因?yàn)槁└蟹捶逯惦妷哼^(guò)高而擊穿開(kāi)關(guān)管。由于漏感大,可能使輸出紋波,及其他一些電磁指標(biāo)變差。當(dāng)占空比小時(shí),開(kāi)關(guān)管通過(guò)電流有效值高,變壓器初級(jí)電流有效值大,降低變換器效率,但可改善輸出電容的工作條件,降低發(fā)熱。如何確定變壓器反射電壓(即占空比)?
有網(wǎng)友提到的開(kāi)關(guān)電源反饋環(huán)路的參數(shù)設(shè)置,工作狀態(tài)分析。由于在上學(xué)時(shí)高數(shù)學(xué)的比較差,《自動(dòng)控制原理》差一點(diǎn)就補(bǔ)考了,對(duì)于這一門(mén)現(xiàn)在還感覺(jué)恐懼,到現(xiàn)在也不能完整寫(xiě)出閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù),對(duì)于系統(tǒng)零點(diǎn)、極點(diǎn)的概念感覺(jué)很模糊,看波德圖也只是大概看出是發(fā)散還是收斂,所以對(duì)于反饋補(bǔ)償不敢胡言亂語(yǔ),但有有一些建議。如果有一些數(shù)學(xué)功底,再有一些學(xué)習(xí)時(shí)間可以再把大學(xué)的課本《自動(dòng)控制原理》找出來(lái)仔細(xì)的消化一下,并結(jié)合實(shí)際的開(kāi)關(guān)電源電路,按工作狀態(tài)進(jìn)行分析。一定會(huì)有所收獲,論壇有一個(gè)帖子《拜師求學(xué)反饋環(huán)路設(shè)計(jì)、調(diào)式》其中CMG回答得很好,我覺(jué)得可以參考。
接著談關(guān)于反激電源的占空比,占空比還與選擇開(kāi)關(guān)管的耐壓有關(guān),有一些早期的反激電源使用比較低耐壓開(kāi)關(guān)管,如600V或650V作為交流220V輸入電源的開(kāi)關(guān)管,也許與當(dāng)時(shí)生產(chǎn)工藝有關(guān),高耐壓管子,不易制造,或者低耐壓管子有更合理的導(dǎo)通損耗及開(kāi)關(guān)特性,像這種線路反射電壓不能太高,否則為使開(kāi)關(guān)管工作在安全范圍內(nèi),吸收電路損耗的功率也是相當(dāng)可觀的。實(shí)踐證明600V管子反射電壓不要大于 100V,650V管子反射電壓不要大于120V,把漏感尖峰電壓值鉗位在50V時(shí)管子還有50V的工作余量?,F(xiàn)在由于MOS管制造工藝水平的提高,一般反激電源都采用700V或750V甚至800-900V的開(kāi)關(guān)管。像這種電路,抗過(guò)壓的能力強(qiáng)一些開(kāi)關(guān)變壓器反射電壓也可以做得比較高一些,最大反射電壓在150V比較合適,能夠獲得較好的綜合性能。PI公司的TOP芯片推薦為135V采用瞬變電壓抑制二極管鉗位。但估板一般反射電壓都要低于這個(gè)數(shù)值在110V左右。這兩種類型各有優(yōu)缺點(diǎn):
第一類:缺點(diǎn)抗過(guò)壓能力弱,占空比小,變壓器初級(jí)脈沖電流大。優(yōu)點(diǎn):變壓器漏感小,電磁輻射低,紋波指標(biāo)高,開(kāi)關(guān)管損耗小,轉(zhuǎn)換效率不一定比第二類低。
第二類:缺點(diǎn)開(kāi)關(guān)管損耗大一些,變壓器漏感大一些,紋波差一些。優(yōu)點(diǎn):抗過(guò)壓能力強(qiáng)一些,占空比大,變壓器損耗低一些,效率高一些。反激電源反射電壓還有一個(gè)確定因素
軍用開(kāi)關(guān)電源的反射電壓還與一
評(píng)論