4.7 其他电路的设计
4.7.1 保护电路
在输入端加上保险丝和压敏电阻,在工作时提供过流保护和防护因电力供应系统的瞬时电压突变造成对电路的伤害。
图4.1 保护电路
4.7.2 EMI滤波器电路
在电路中,共模电感L3,以及L1和R1,L2和R2组成了EMI滤波电路。
图4.2 EMI滤波器电路
4.7.3 漏感能量的吸收电路
如图中红色方框中的电路,该电路为RCD箝位电路,开关管关断时刻,二极管导通,然后电容C上的电压瞬间升高,使二极管截至,然后C通过R放电,这些能量大部分消耗在R上,从而有效抑制开关管关断时的电压尖峰,然而,这对效率有不可忽略的影响。
图4.3 漏感能量的吸收电路
5 电源仿真及其分析
5.1 仿真电路拓扑
使用Saber进行单级PFC反激变换器的仿真。图5.1为仿真时的电路图。由于库中无AP1682的芯片,该仿真电路中,利用信号源来替代芯片,从而实现对开关管的导通和关断。
图5.1 电源仿真电路
5.2 功率因数校正功能仿真
要想实现功率因数校正,就必须使得输入电流的波形紧紧地跟随输入电压,即让输入电流和输入电压的相位差尽量为零,从而实现了PFC功能,如图 4.2所示,为仿真时,输入电流和输入电压的波形。
图5.2 功率因数校正仿真波形
仿真图中,输入电流与输入电压的相位角的差接近于零,验证了电源的PFC功能。
5.3 原副边工作电流仿真
按照理论的计算公式,可以推出,Ipk和Ipks波形的包络为正弦馒头波形,并且
Tons?Tonp?Tsw,即电路工作在DCM模式,图5.3为原副边电流的波形。
图5.3 原副边的工作电流波形
从图5.3可以看出,当反激变压器处于高频开关状态时,比如50KHZ时,在MOS管导通时,原边的电流与时间成线性关系。在二极管续流时,副边的电流与时间成线性关系。
5.4 功率器件工作仿真
当把输入电压加到265V时,这时MOS管和续流二极管承受的反向耐压的峰值最大,这时可供选择MOS管和续流二极管。
MOS管的工作波形 续流二极管的工作波形
图5.4 MOS管和续流二极管的工作波形
从图5.4可以得到,MOS管的最大耐压值为540V,在第三章中, 选用了7N65的MOS管,符合仿真的耐压要求。图5.4中,可以得到续流二极管的最大耐压值为140V,在参数设计中,选用了MBR20200C肖特基二极管,它的耐压为200V,符合仿真结果中的耐压要求。
5.5 输出电压和输出电流仿真
当输入电压为230V时,可以通过这时的输出电压电流波形,观察电源的工作情况。
输出电压波形
输出电流波形
图5.5 输出电压和电流波形
从图5.5中可以看出,输出电压的平均值约为30V,电流的平均值约为1A,电流的纹波因数低于30%。
6 开关电源工作状态的分析
6.1 电源中各元件的参数
为了让电源满足设计要求,各元件中的参数由实际测试时进行确定,通过查阅该电源的测试报告,可以得到电源中各元件的参数如下:
表6.1 BOM表 器件名称 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9,C10 CY1 器件概述 150Nf/275V, X2 safety capacitor 330Nf/400V, capacitor CL21 100Pf/16V, 0603, ceramic capacitor 330Nf/16V, 0603, ceramic capacitor 1Uf/50V, , * electrolytic capacitor 0.1Uf/50V, 0603, ceramic capacitor 2.2Nf/1KV,1206 ceramic capacitor 1Nf/500V, 1206, ceramic capacitor 1000Uf/50V, , * electrolytic capacitor 4.7Nf/275V, Y safety capacitor 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 D1 D2 D3 L1,L2 L3 F1 VR1 BD1 R1,R2 R3, R4 R5 R6 R7 R8, R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16 R17 R18 R19A R19B R20A R20B R21 R22,R23 ZD1 T1 U1 Q1 Q2 PCB Diode, 1N4148 1A/600V, SMA, ES1J MBR20200CT, TO-220 2.2Mh, Inductor,Φ10mm*15mm 12Mh, Common Inductor Fuse,2A /250V Varistor, 07D471K 1A/700V,DB107S 4.7K ohm, 5%, 1206, resistor 1Mohm, 5%,1206, resistor 9.1K, 1%, 0603, resistor 16.2K, 1%,0603, resistor 330K, 1%,0603, resistor 390K,5%,1206,resistor 100K, 5%,1206,resistor 10 ohm, 5%, 0805, resistor 6.2M, 5%, 1206, resistor 20ohm, 5%,0603 , resistor 3.3K, 1%,0603 , resistor 0.82R, 1%,1206 , resistor 1R, 1%,1206 , resistor 47K, 5%,0603, resistor 10K, 5%,0603, resistor 330K,5%,1206,resistor 330K,5%,1206,resistor NC NC 240K,5%,1206,resistor NC Zener 27V,PDZ27B/SOD323, PQ26/20, 12 pin 550Uh, 5%,Transformer AP1682, SOIC-8, BCD’s IC MOSFET, 7A/650V, TO-220 PNP, BC857 133mm*40mm 1 1 1 2 1 1 1 1 2 2 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 6.2 变压器的参数
为了减少变压器产生的EMI干扰,需要在第一层原边绕组上加一层屏蔽层。变压器的参数和绕制方法如]: