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最大冲击电流为30A,所以整流桥是不易被冲坏。
另假设效率能达到82%,则输入功率为:10W/0.82=12.2W,可算出流过整流桥的平均电流为:12.2W/(88V*1.4)=0.1A,也可满足整流桥的平均电流1A。而电解电容C2主要起平滑电压作用,经整流桥后的电压成馒头波,所以需电解电容C2来平滑,在不考虑时序要求的情况下,可以根据1W需要1*2=2μ的电容来计算,故10W需要20μ的容量,而在电容规格没有20μ,最好选择是22μ/400V,因整流出的电压最大为DC370V,故选400V的电容能满足要求。
2.3 PWM控制芯片的拓扑分析
PWM控制芯片组成控制电路如下图2.2所示:
图2.2 PWM控制芯片组成控制电路
我所选用的芯片是MOSFET开关管集成在芯片中的,所以不用多选用一个MOSFET开关管,在一个开关电源电路里,主要的功耗在于MOSFET开关管的损耗,MOSFET开关管的损耗包括三方面的损耗:1. MOSFET开关管导通损耗。2. MOSFET开关管导通关断间损耗。3. MOSFET开关管关断损耗。所以在芯片的MOSFET开关管的导通电阻就显得非常关键了,要使损耗变得越小,则需要的MOSFET开关管的导通电阻越小越好。选用的ICE3A0565芯片的Rd(MOSFET开关管的导通电阻)为4.7欧姆,开关管Drain电压最大为650V,频率为100KHz,在全范围电压AC85V~AC264V条件下可以出12W功率,该芯片实现的技术指标有:1.芯片有软启动电路。2.具有抗EMI功能。3.具有过温保护功能和过功率保护功能。4.
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待机功耗低于0.1W。5.属于无铅产品。
对该控制电路进行分析:第1脚BL为软启动脚,对地加的电容为C6、C16,由于该产品需要能在-5℃正常工作,所以该电路中所选用的器件要低温特性好的器件,这芯片本身就是一种低功耗芯片,BL脚对地上的电容需要加到一定容量才能使软启动电路正常工作,所以需要加到2u的容量。第2脚FB比较对地也需要加一电容,该电容的大小直接将影响到动态环路的好与坏。第3脚CS为采样电流脚,而第6脚是空脚(具有散热功能),CS脚本身电流流过也比较大,所以将第6脚连起来有利于CS脚的散热,R4、R6、R7、R18称为采样电阻,因为芯片全范围电压下能出12W,而该产品的额定功率只需要10W,则需要采样电阻来控制采样限流。第4、5脚Drain为漏极脚,最高电压为650V。第7脚Vcc为辅助源脚,从电路上可看出来,该辅助源不需要加一个启动电阻,从而使该电源工作的同时可以降低功耗,一般情况下,在高压端AC264V,将近有0.8W损耗,C4、C5为辅助源电容,R2、R5电阻起到抗冲击的作用,防止辅助源二极管D4冲坏。第8脚为接地脚,要与母线电解电容C2连接起来。这PWM控制芯片组成控制电路实际上也包括了占空比控制电路了。
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2.4 变压器的设计和原边绕组箝位设计
DC/DC变换器组成部分中的变压器如图2.3所示:
图2.3 变压器的组成
变压器的设计计算:
已知:f=1/T=100KHz,T=10us,Vmin=100V,占空比Dmax=0.45,Po=10W,设变压器转换效率η=0.85,B=200~300mT,Ton=T*Dmax=4.5us,选用磁芯为EFD20,Ae=22.7。
原边绕组 Np1=Vmin*Ton/(B*Ae)=100*4.5/22.7B。
取Np1为90圈时,B则为0.26mT,符合B的要求,B越小,磁芯才不易饱和。
根据Vo1=Ns*Vmin*Dmax/Np1/(1-Dmax) 其中Ns为副边绕组圈数。 Vo1=12V+0.2V=12.2V。
12.2=Ns*100*0.45/90/0.55可得出Ns为14圈。
由于芯片的最低电压为11.6V,所以辅助源的绕组的电压必须要大于11.6V,即Vcc>Vo1*Np2/Ns可求出辅助源的绕组Np2为15圈,则Vcc=13.1V。
原边的电感量可根据Lp=Vmin*Ton*(1+k)/(1-k),其中Lp为原边电感量,
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做成连续状态时对反激式小功率开关电源能提高效率,k=0~0.4;当k=0.4时,可得Lp=1.1*100*4.5*1.4/0.6=1155uH=1.16mH.具体绕制方法如图2.4、图2.5、图2.6、图2.7所示:
图2.4连接原理图
图2.5绕线说明图
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图2.6测试说明图
图2.7绕制说明图
图2.3当中的CY1称为原副边电容,起到降低传导EMI和噪声的作用。同时变压器也采用了三明治夹绕的绕制方法,也可以起到降低传导EMI和噪声的作用。
由以上变压器的匝比可得Drain平台电压为:370V+(90/14)*12.2=448.43V,选取为650V的Drain当中已考虑到了变压器存在的滤感电压。
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