开关电源设计指南读书笔记

1、开关电源设计流程 1.拓扑的选择 2.功率半导体器件(开关管的选择 (1BJT :靠电流驱动基极(max(minc B FE I I h ³B I 开通时的基极驱动电流; (maxc I 预期的集电极最大电流;(可以查询上面得表格计算出来 (minFE h 数据手册提供的晶体管最小直流放大倍数。在实际运用中,恒基极电流驱动用在中小功率和成本低的场合,而比例基极驱动用在功率比较大的场合。(2MOSFET :靠电压驱动栅极 (3IGBT功率开关:用在输入大于AC220V且功率大于1KW的场合。3.损耗估计 4.变压器的设计(1磁芯尺寸选择 W A为磁芯参数,由磁芯生产厂家提供,设计者可以

2、根据计算的磁芯参数来a c选择厂家的产品。根据不同的要求,有'a c net a c W A K W A ·=,然后根据计算的'a c W A 来选择磁芯产品。(2绕组匝数确定 1正激式变压器的绕组匝数设计 A .一次绕组匝数确定(8max 10(4in nom pri cV N CGS fB A 用制=其中,max B 和c A 由磁芯数据手册提供。 B .二次绕组匝数计算sec (minmax1.1(out fwd pri in V V N N V +=¶fwd V 预计输出整流器的正向压降 max¶预计最大占空比(0.95是个不错的估计值(m

3、inin V 输入电压最小值C .二次绕组第n 个的匝数计算(sec(1sec(11(out n D n out D V V N N V V +=+D V 预计输出整流器正向压降取最接近的整数匝数来绕制变压器2反激式变压器的绕组匝数设计A.一次绕组最大电感计算(minmaxin pri pk V L I f¶=这是一个最大电感值,是当输入电压最小时,系统仍然能够输出额定电压,电感再小就不可能输出额定电压值了。B.气隙长度估计28g 2max0.4l 10pri pkap c L I A B p 淮所有磁芯工作在单象限的场合都要加气隙,上式采用的CGS 制。C.一次、二次绕组匝数的确定

4、磁芯制造厂商为气隙长度提供了一个L A 参数,这个参数是电感磁芯绕上1000匝后的数据(美国,可用下式计算一次匝数: pri N =pri L 的单位为mH 如若厂商没有提供L A 参数,则可以用下面的式子来计算一次绕组的匝数:max g (l 0.4ap actual pri pkB N I p =由一次绕组确定二次绕组可用下式计算:maxsec (min(max(1pri out fwd in N V V N V +-=¶最大占空比(max¶取50%是一个比较好的估计。5.滤波扼流圈的设计(正激式输出滤波出电感(1正激式滤波扼流圈的设计该扼流圈即是正激式变压器每个输出端

5、上的滤波电感,为关断开关管后储存能量,电气上的作用就是把开关方波脉冲积分成直流电压。用钼镍铁合金(mopermalloy 磁环制作电感。输出所需的最小电感:(max(min (min(1.4in out on est out V V T L I -=(maxin V 对应的输出端上整流后的最高峰值电压(on est T 在最大输入电压下,预计的开关管导通时间。(1/op f 的30%是比较好的估计(minout I 预先知道的输出端上的最小负载电流如果低于这个电感值,那么流过负载的电流就会发生断续。 (2相互耦合的正激式滤波扼流圈的设计当输出电压互补时,可以把扼流圈做在同一个磁芯上,这样可以节

6、省空间,提高输出交叉调整性,减小纹波。磁芯选择方法和参数计算方法与前一致。(3直流滤波扼流圈的设计A.用在输出侧,进一步抑制输出电压和纹波。B.用在输入侧,作EMI 滤波器。 (4基极和栅极驱动变压器的设计A.隔直电容可以保证变压器工作在双象限,因此无需加气隙B.钳位电路C.图腾柱驱动加快开关管的响应6.输出级设计(1无源输出级整流二极管反向电压:21(max(/r in V k n n V > 正激式 21(max(/r in out V k n n V V >+ 反激式全波二次侧:k=1;中间有抽头:k=2超快恢复二极管:正向压降0.81.1V ,反向恢复时间3585ns肖特基

7、二极管:正向压降0.30.6V ,反向恢复时间小于10ns ,最大反向阻断电压4050V ,导通后电压稳定性不好。 (2有源输出级(同步整流器 功率MOSFET 整流器适用于电流连续模式的正激式变换器。 (3输出滤波器设计输出滤波器把整流以后的交流方波变换成直流输出。输出滤波电容的计算:(min (min(1out nom out ripple pk pk I C fV - =min ¶在高压输入和轻载时的最小占空比,30%是个比较好的估计。对于正激式变换器,纹波典型峰峰值为30mv ;升压式变换器的典型值是峰峰值为150mv 。如果纹波还不理想,那么可以考虑在滤波电容后加直流滤波。

8、纹波估计:(min2out av ripple pk pk V V -»¶此外,在布置PCB 时,要尽量使滤波电容均匀地分布在输出整流器周围。 7.控制部分的选择 (1控制简述:电压检测:电压负反馈环电流检测:电流负反馈环(将采样电流和参考电流均通过串联电阻转化成电压来实现电流瞬时检测:在功率开关电流通过的路径上串联电流检测电阻,电阻上的压降代表通过功率器件的瞬时电流,然后将之输入到快速模拟比较器上,比较大小后判定开关管的关断与否,这样子可以很好地保护功率开关管。 (2控制方法:总体来讲,正激式拓扑用电压型控制,升压式拓扑用电流型控制。 8.电压反馈电路设计核心:误差放大器

9、高直流增益,很好的高频响应特性电阻分压器设计:单输出反馈,检测电流,参考电压,上下臂电阻计算放大器补偿网络:多输出检测,电流分配反馈隔离设计:光耦隔离(光隔离器,trrC,电磁隔离(变压器?P709.启动和IC供电电路设计(1齐纳分流管辅助电源 (2离线式电源自启动电路 (3过电流关断电路 只有给功率开关管驱动电路完全供电后,控制IC才能输出开关信号。对于1/4W电路,额定损坏电压是直流250V,1/2W是350V,有些情况考虑到电阻的安全工作,可以用几个电阻串联来实现。输出端过电流保护电路:电流型控制,故障关断型,恒电流限制方法输出端过电压保护电路:强制法,过电压阻碍法. ? p75,p7610.输入整流器滤波器设计 (1整流二极管的选择 (2输入滤波电容参数的计算(2(min(0.3in av in in in ripple pk pk P C f V V -=交流离线式变换器:纹波电压一般为输入交流峰值的5%8% DC-DC 变换器:纹波电压峰峰值设计为0.10.5 (3电容的额定电压 离线式:(1.8w in RMS V V ³ DC-DC :(max