单端正激式开关电源-主电路设计 - 图文(3)

2019-09-02 14:06

S O uS Ui O iL 图2-6 正激电路的原理图

t t t t

图2-7 正激电路的理想化波形

O iS O 一、正激电路的工作过程

图2-6中开关S开通后,变压器绕组W1两端的电压为上正下负,与其耦合的W2绕组两端的电压也是上正下负。因此VD1处于通态,VD2为断态,电感L的电流逐渐增长;S关断后,电感L通过VD2续流,VD1关断。变压器的励磁电流经N3绕组和VD3流回电源,所以S关断后承受的电压为

uS?(1?二、变压器的磁心复位

图2-6中开关S开通后,变压器的激磁电流由零开始,随时间线性的增长,直到S关断。为防止变压器的激磁电感饱和,必须设法使激磁电流在S关断后到下一次再开通的时间内降回零,这一过程称为变压器的磁心复位。在正激电路中,变压器的绕组W3和二极管VD3组成复位电路。工作原理是开关S关断后,变压器励磁电流通过W3绕组和VD3留回电源,并逐渐线性的下降为零。变压器的磁心复位时间为

trst?N1ton (2.2) N3N1)Ui (2.1) N3如图2-8和图2-9所示为磁心复位过程

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B

BSBR

图2-8

图2-9

正激式变压器输出电压

O H

UoN2ton1)输出滤波电感电流连续的情况下有 ? (2.3)

UiN1T

N2U?2)输出电感电流不连续时有 o U i (2.4)

N12.2.6 开关电源中的滤波电路

在开关稳压电源中,输出直流电压的滤波电路,和其他形式的电电源中的滤波电路没什么大的区别,也是由电容器、电感器和二极管等电子元件所组成的,由电子元件组成的滤波电路,叫做“滤波器”[6] 。

一、电容滤波电路

电容滤波电路如图2-10所示

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图2-10 桥式整流电容滤波电路

整流电路接入滤波电容后,不仅使输出电压变得平滑、纹波显著减小,同时输出电压的平均值也增大了。输出电压的平均值近似为:

Uo≈1.2U2 (2.5)

二、DLC型滤波电路

DLC型滤波电路的负载特性比较好,即外特性比较硬。在脉宽式开关稳压电源中,输出直流电压的滤波器,必须使用DLC型滤波器。图2-11是DLC型滤波电路在Zeta斩波电路中的应用。

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图2-11 Zeta斩波电路中的DLC型滤波电路

在脉宽式开关稳压电源中,输出直流电压Vo的滤波器如果使用CLC型,其输出直流电压Vo的高低,不受脉冲宽度变化控制,因为输出直流电压Vo高低不会有所改变,没有稳压作用。当使用DLC型的滤波电路,它输出的电压Vo是输入矩形波峰值电压Vi的平均值,这样脉冲宽度变化时,才能控制输出直流电压Vo的改变和电压的稳定。

3. 开关电源变压器的设计

3.1 确定磁心的尺寸

对于某个应用场合来说,选择磁心尺寸要考虑五个主要因数: 因数: 影响的参数

输出功率 Ae(磁心横截面积) 磁通是双限的,还是单限的 Ae(磁心横截面积) 输入电压 Ae(磁心窗口面积) 绕组数目 Ae(磁心窗口面积) 绕线方式 Ae(磁心窗口面积)

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每个制造厂商都用自己不同的方法来确定磁心尺寸。有些是用图表的方法,有些只是简单地说明在特定的应用场合下各种磁心可以传递能量,还有些是用含义模糊的是式子来说明,这些式子采用不同的工程单位,会使人困惑。下面介绍估计初始磁心尺寸的两种方法。

磁心尺寸选择方法一

根据应用场合,确定功率是在表4-1的哪个功率范围内。从符合要求的磁心制造厂商中,选择尺寸最接近或稍大一点的磁心。

表3-1 输出功率与大致的磁心尺寸的关系

确磁心尺寸选择方法二

这种方法首先假设变压器是单绕组。每增加一个绕组并考虑安全规则要求,就需要增加绕线面积和磁心尺寸。它将综合影响磁心的“窗口利用因数”。在确定基本的单绕组电感磁心尺寸时,可用这个窗口利用因数来调整。 首先,确定单绕组电感的磁心尺寸。这可以通过式(3.1)来求得。

0.68Poutdw?103WaAc? (3.1)

Bmaxf式中dw— 一次绕组的导线截面积,单位为cir mil或in2;

Bmax—工作时的最大磁通密度,单位为G;

f —工作频率;

Pout—电源的总输出功率。

当用MKS(米—千克—秒)制时,使用下面公式:

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