ACDC开关电源设计.ppt

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1、交流开关电源(AC/DC)设计 杭州电子科技大学高明煜杭州电子科技大学高明煜AC/DC开关电源常用的主电路结构：n 单端反激式开关电源n 单端正激式开关电源n 半桥式开关电源n 全桥式开关电源n 推拉式开关电源开关电源的控制方式：n 电压型PWM控制n 电流型PWM控制n MCU、或DSP控制B、AC/DC开关电源设计一、AC/DC开关电源常用电路结构1、单端反激式开关电源 当负载为零时（即开路），输出电压U0,这种情况不允许出现，故反激式开关电源输出端必须接一个假电阻负载，如接1个100K电阻。输出电压：2、单端正激式开关电源3、半桥开关电源设计输出电压：，如负载开路，则：4、全桥开关电源当

2、滤波电感当滤波电感L的电流连续时，输出电压为：的电流连续时，输出电压为：当负载开路，则输出电压极限值为：当负载开路，则输出电压极限值为：5、推换式开关电源当滤波电感当滤波电感L的电流连续时，输出电压为：的电流连续时，输出电压为：当负载开路，则输出电压极限值为：当负载开路，则输出电压极限值为：二、PWM控制芯片介绍目前AC/DC常用的控制芯片有电压式和电流式两种。1、电压式典型芯片有：TL4942、电流型PWM控制器例一、AC/DC 单路输出15W开关电源设计1.1 设计要求设计要求 已知条件：输入电压 AC：85265V 输出功率PO=15W 输出电压：7.5V 额定输出电流：2A 输出纹波电

3、压:mV1.2 电路结构选择电路结构选择考虑到输出功率较小，主电路可选择单端反激式，为此选择API（Advanced Power Integration）公司的集成控制芯片 TOP202。TOP202主要参数：VDS=700V,DMAX=0.6 ，P=15W30W,FS=100KHZ单端反激式输出切勿开路！1.3 高频变压器设计高频变压器设计A、计算最大和最小直流输入电压（加到变压器初级）:Vmin=1.1Vacmin=1.185=93 VVmax=1.4142Vacmax=1.4142265 =375 VB、输入电流平均值C、输入电流峰值 取1，DMAX取0.6D、输入电流有效值E、计算变压

4、器初级电感量 F、计算变压器原副边匝比计算需知道L值，而L由磁芯型号和尺寸决定磁芯尺寸Ae可用平均功率估算:选PC40锰锌功率铁氧体磁芯RM8。其饱和磁通密度BS在100下为390mT，有效截面积Ae=64mm2 ，电感系数由初级电感量LP估算原边匝数：考虑实际使用时变压器须加气隙，故单位匝数的电感量将下降,故可取：NP=222=44匝副边实取3匝，则对应原边调整为15.33=46匝G、计算变压器气隙如果气隙1mm,则说明磁芯截面过大；如果气隙.20mm,说明磁芯截面过小。H.变压器磁饱和校验交流磁通产生磁感应强度变化幅值：ac+Bdc=270+13.8=283.8 390mT,故磁芯工作时不

5、会产生饱和、变压器线径计算原边线径：副边线径：.输入整流桥计算输入整流桥计算 由于输入整流桥流过的最大峰值电流为，故选择以上整流桥。.输入滤波电容计算输入滤波电容计算 输入滤波电容一般取输出功率的倍，故取uF/400V1.6、输出滤波电容计算、输出滤波电容计算Dmin=Vinmax/实取uF和uF二只电容并联，或用多只小电容并联，以减少选择0AV以上快恢或肖特基二极管如选IR 公司的肖特基:20TQ045 45V/20A，VFM=0.51V,TO-220AC如果要进一步降低输出整流管上损耗,可选用MOS管作同步整流,或者选用碳化硅肖特基二极管。1.7、输出整流二极管选择、输出整流二极管选择 变

6、压器次级峰值电流：.降低开关电源功耗的一些措施降低开关电源功耗的一些措施n选用低导通电阻的功率管，越小，导通损耗越小n选用合适的驱动电路，降低主开关管的开通和关断损耗n选用合适的开关频率，开关频率越低，开关管和高频变压器的开关损耗就越小，当n然开关频率应在以上n输出整流尽量选用肖特基二极管，并且耐压不宜过高n输出滤波电容尽量多只电容并联，以降低电容器的n高频变压器的电感量适当加大，以降低流过主回路的峰值电流从而提高效率原副边线圈采用多股线例二、AC/DC 开关电源用NCP1053设计的4.3V/2A开关电源:例三、DC 数控开关电源设计1、设计任务设计任务设计一个输出电压步进可调的数控电压源，

7、并由数码管显示其输出值。具体要求如下：n 输入电压:n 输出电压:220V，调节单位0.1Vn 输出纹波电压：mVn 输出电流：1An 输出电压由数码管显示n “+”、“-”键分别控制输出电压的步进增减n 具有输出过流保护功能、方案一采用线性稳压器、方案一采用线性稳压器本方案主要由线性可调三端稳压器、单片机、数控电位器等组成，其结构如下图所示：数控电位器选择：这里 IR=50A 为使负载开路时，也能使输出电压稳定，输出静态电流必须大于5mA。为此可得：故：当输出=2V时，令，代入上式可得R2值：当输出=20V时，可得：所以=3.75-0.15=3.6由于输出电压要求调节单位为0.1V，故220

8、V需180个调节单位。为此可选只级的数控可调电位器（型号为X9C102，其电阻值为）串联数控电位器X912主要技术参数:Vcc=5V,Ic=mA，R=k，阻值位置掉电后保存端电压，抽头数，接口方式：按键式按键式3线控制：/CS /INC U/D 阻值L Pulse H 升L Pulse L 降H 不变数控电位器控制接口和单片机口连接，共需-12根信号线。、方案二采用电路、方案二采用电路前述方案由一个致命的弱点，就是效率太低，尤其当输出电压为时，其系统效率最低。为了提高系统效率，可采用开关电路，如用电路实现，其电路结构如下图所示。3.1 单片机选择单片机选择考虑到BUCK电路开关频率需20Khz

9、以上，选用总线频率高、并自身带发生器的单片机较合适。具体选公司的。选其内置振荡器工作方式，频率调至最高，选位，此时频率可达单片机分配：u通道路u输出路u“”、“”按键路u或显示根u共用根3.2 驱动电路驱动电路在本系统中驱动电路起两个作用，一是电平转移，二是功率驱动以降低开关管功率损耗。常用的驱动芯片有、等公司生产，在本电路中可选用公司的。3.3 显示显示LED动态扫描电路中三极管处于开关状态，故：3.4 主电路电感设计主电路电感设计 为使电流连续，临界电感量为：.输出滤波电容输出滤波电容实取电感为u实取滤波电解电容 E2为 220UF/35V3.6管选择管选择由于输入电压为，而最大额定输出电流为，故取管：，.，.3.7续流二极管选择续流二极管选择选肖特基二极管：V，.（V）谢谢！