一種高效小型化的開關(guān)電源設(shè)計(jì)方案

作者：時(shí)間：2013-12-13 來源：網(wǎng)絡(luò)

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本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/227573.htm

圖4：主電路拓?fù)鋱D由于有源鉗位采用的是FLYBACK型鉗位電路，它的鉗位電容電壓為：

Vc=Vin

所選用的控制IC芯片為UC3844,它的最大占空比為50%,所以電容上的電壓最大為Vin,電容耐壓為60V以上，只要選取足夠大即可保證電路能正常工作，本電路所選取的鉗位電容為47μF/100V.

有源鉗位管S1的驅(qū)動(dòng)必須跟變壓器原邊的地隔離開，而且S1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)必須跟開關(guān)管S驅(qū)動(dòng)信號(hào)反相，使用UCC3580可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)管子的驅(qū)動(dòng)，可是這個(gè)芯片并不常見，因而這里選用UC3844跟IR2110組合。UC3844出來的控制信號(hào)用來作為IR2110的低端輸入，其反相信號(hào)作為IR2110的高端輸入，IR2110的高端驅(qū)動(dòng)通過內(nèi)部自舉電路來實(shí)現(xiàn)隔離。這樣，我們就達(dá)到了驅(qū)動(dòng)兩個(gè)開關(guān)管的目的。

在輸出整流電路中，當(dāng)續(xù)流二極管(即SR的反并二極管)受正向電壓導(dǎo)通時(shí)，應(yīng)及時(shí)驅(qū)動(dòng)SR導(dǎo)通，以減小壓降和損耗。但為了避免SR與SR1同時(shí)導(dǎo)通，造成短路事故，必須有“死區(qū)”時(shí)間，這時(shí)仍靠二極管D導(dǎo)通。SR的開關(guān)瞬時(shí)要與續(xù)流二極管的通斷瞬時(shí)密切配合，因此對(duì)開關(guān)速度要求很高。另外，從成本綜合考慮，選用IRL3102.

變壓器的設(shè)計(jì)跟一般正激式變換器變壓器設(shè)計(jì)差不多，只是要考慮同步整流管的驅(qū)動(dòng)。所選用的同步整流管的驅(qū)動(dòng)開通電壓為4V左右，電路輸出電壓為3.3V,輸出端相當(dāng)于一個(gè)降壓型電路，占空比最大為0.5,所以變壓器副邊電壓至少為6.6V.因?yàn)镸OSFET的柵-源間的硅氧化層耐壓有限，一旦被擊穿則永久損壞，所以實(shí)際上柵-源電壓最大值在20~30V之間，如電壓超過20V,應(yīng)該在柵極上接穩(wěn)壓管。

5 輸入電壓范圍的調(diào)制

工作在高頻高壓條件下的小功率電源，輸入電壓范圍的調(diào)節(jié)會(huì)出現(xiàn)困難。不但調(diào)整率很差，而且在輸入電壓超過一定值時(shí)，電源無輸出，或輸出電壓不穩(wěn)定。原因是高壓小功率電源的占空比很小，工作時(shí)的導(dǎo)通脈寬很窄(呈窄脈沖工作狀態(tài))。當(dāng)輸入電壓升高時(shí)，輸出能量不變，脈沖寬度變窄，幅度加長。輸入電壓升高到一定限度，控制電路呈失控狀態(tài)，無法實(shí)現(xiàn)有效的閉環(huán)控制，導(dǎo)致整個(gè)電路關(guān)閉。為解決這個(gè)問題，經(jīng)過分析試驗(yàn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)輸入電壓調(diào)節(jié)電路，如圖5所示。

圖5：輸入電壓調(diào)節(jié)電路

它實(shí)際上是一個(gè)輸入電壓預(yù)穩(wěn)壓電路，輸入電壓經(jīng)過它，成為基本穩(wěn)定的電壓，再加到主電路(開關(guān)電路)上。

經(jīng)過調(diào)試，試驗(yàn)和長期裝機(jī)應(yīng)用，證明了該電路的穩(wěn)定與可靠。下圖表1是設(shè)置輸入電壓調(diào)節(jié)電路與沒有設(shè)置時(shí)的實(shí)測數(shù)據(jù)。為簡化起見，這里只給出輸出主電路(25kV)參數(shù)。明顯看出，加了該電路后，輸入電壓調(diào)整率大大提高，輸入電壓調(diào)節(jié)范圍也增至250V.

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