开关电源培训.

开关电源工作原理讨论销售一部主要内容简介一：单端反激开关电源工作原理1：开关电源拓扑简介2：反激原理框图3：反激拓扑结构4：反激工作原理二：变压器设计三：实例分析3三种基本的非隔离开关电源VinVoLIoSDVinVoDLIoS1DS2VinVoDLIoSVo=Vin*D/(1-D)Vo=Vin*DVo=Vin/(1-D)VoVin,Bulk降压型电路VoVin,Boost升压型电路VoVin,当D0.5VoVin当D0.5buck－boost升降压型电路4VinVoSLmDVinVoLSD1D2VinVoLS1D1D2S2正激型变换器反激型变换器桥式变换器三种基本的隔离开关电源1-2：开关电源原理框图防雷单元EMI单元开关器件采样反馈功率变换整流滤波输出滤波PWM控制隔离器件输出1-3：反激开关电源拓扑71-4:反激变换器（Flyback）工作原理（电流连续模式）根据变压器的伏秒平衡：TDnVoDTVin)1(**)1(**DnDVinVoIoVinVoGDSLmDn:1ConVoVinVds)1(DVinVdsVgsIDVdsD1-DTIpIoVinVin+nVoImVLVin-nVoID-p81-4:反激变换器（Flyback）工作原理（电流断续模式）根据变压器的伏秒平衡：)1(**DnDVinVoIoVinVoGDSLmDn:1CoVgsIDVdsD1-DTIoVinVin+nVoImVLVin-nVo’ID-p-nVoVoVo'TRVoLmIp2221根据能量守恒：LmVinDTIpVinDLmRTVo291-4:反激变换器（Flyback）工作原理（1）221221LkIpCdsVrnIIppDVgsIDVdsD1-DTIpIoVinVin+nVoImVrVLVin-nVoID-p21DopDIDIIVr=？IoVinVoGDSLmDn:1LkCoLmTDVoID/)1(IpCdsLkVr*101-4:反激变换器（Flyback）工作原理（2）VcIoVinVoGDSLmDn:1LkCoVcRPloss=(Vc-Vin)2/RGDSLkVcRPloss=(Vc)2/R111-4:反激变换器（Flyback）工作原理（3）ΔVo=？IoVinVoGDSLmDn:1LkCo)1/(DIIIopDCoVgsIDVdsD1-DTIpIoVinVin+nVoImVrICoID-p-IoVoDTIVCOOCDTIVOO/根据Co在DT时间的基本方程：121-4:反激变换器（Flyback）工作原理（4）多路输出的反激变换器：)1(***11DNpDVinNsVo)1(***22DNpDVinNsVo减小交叉调整率的措施：1.尽量减少两个绕组之间的漏感。2.在辅助输出一路中加入尖峰抑制器（饱和电感）3.主路输出工作于电流连续模式。4.采用双路加权反馈的控制方式VinVo1GLmNpLkVo2Ns2Ns1反馈控制131-4:反激变换器（Flyback）特征总结缺点：1.输出纹波电流大。2.输出控制特性非线性。3.通常需要辅助的吸收回路。4.转换效率较低。VinVo1GLmNpLkVo2Ns2Ns1反馈控制优点：1.电路简单。2.输入电压范围广。3.容易实现多路输出。三：变压器计算基本步骤1：确定Dmax和Vor2：求匝比3：求初级电感量Lp4：选择磁芯5：求最小初级匝数6：初级，次级和反馈绕组匝数关系7：选择线径，确定初次级绕组的匝数和股数反激电源简化电路3-2：变压器设计参数设定：初级匝数-Np，次级匝数Ns，输入母线直流电压为Vin，匝比为n，VDf为续流二极管反向耐压，Vo为输出电压，Vor为反射电压，D为MOS开通占空比，Ton为MOS导通时间，Vleg为变压器漏感产生的尖峰电压N=Np/Ns3-1Vds=Vinmax+Vleg+Vor3-2Vin*Ton=Vor*Toff3-3Dmax=Vor/(Vmin+Vor）3-4n=Vor/(VO+Vd)3-5磁芯选择Ap=Aw*AE=(Pt*10000)/(2*Bm*f*J*Ku)Pt=Po/η+PoJ电流密度，A/cm2,(300-500)Ku绕组系数0.2~0.5最小匝数Np=Lp*Ip/(Bm*Ae)=Vinmin*Dmax*10^6/(Fs*Bm*Ae)Lp单位取uH，Ip取A，Bm取T，Ae取mm2，N=Np/Ns,Nb/Ns=(Vb+Vd1)/(Vo+Vd2)线径选取：电流密度J建议取4-6A/mm2，Irms/(π*r*r)=J三：实例分析开关电源设计实例规格要求：已知的条件Vacmin=90VVdcmin=90*1.4=126VVacmax=264VVdcmax=264*1.4=369.6Iomax=1.2A,设定D=0.45磁感应强度Bm=0.3TPomax=12*1=12A，Pi=Po/u=12/0.7=17W输入规格输出电压输出电流OCP效率90V-264V12V11.270%实际例子参数计算--1输入电解电容Ve=VdcMax*1.1=369*1.1=405.6V,故取400V耐压电解电容Ce常规以经验公式取值,180V-264V输入时，1uF/W90V-264V输入时，2uF/W此处P=12*1/=12W，全电压下12*2=24，故取20uF输出电解电容根据纹波和耐压可以计算得到，公式比较复杂，此处不做介绍，以我之前的经验，1000uF/A比较合适。输出电解电容总共1330uF。参数计算-2变压器原边参数计算V=L*di/dt→Vdcmin=Lp*Ip/(Ton)3-1Pin=Po/85%=Vdcmin*Iidc=Vdcmin*D*Ip/23-2由3-1和3-2得到Lp=(Vdcmin*D)^2/(2*Pi*Fs)本例Lp=(90*1.4*0.45)^2/(2*12*60*10^3/0.7)=1.5mHIp=Pi*2/(Vdcmin*D)=0.6AIrms=Ip*√（D/3）=0.23A变压器磁芯可根据经验选择，Ap=（Pt*10000)/(2*Bm*f*J*Ku)=(29*10000）/(2*0.25*60*1000*400*0.3)=0.0806cm^4=806mm^4参数计算-3由查表可得EF20的AP=1013mm^4可以满足要求。EF20的Ae=33.5mm^2Vor*(1-D)=Vdcmin*Dn=Vor/(Vo+Vd)=103/13=7.9Np=Lp*Ip/(Bm*Ae)=1.5*0.6*1000/（0.3*33.5)=89.5取90匝Ns=90/7.9=11.4取11匝Nb=(Vb+Vd)*Ns/(Vo+Vd)=(12+0.5)*11/(12+0.5)=11匝变压器线径计算Irms=J*S=J*pi*(D/2)^2D=2*√（Irms/(J*pi))Dp=2*√（0.23/(5*3.14))=0.24,取0.25mm的线Ds=2*√(（0.23*7.9）/(5*3.14))=0.7mm，考虑趋肤效应，取两股0.5mm线并饶参数设计-4MOS管参数Vds=Vor+Vdcmax+VlmVds=vor+Vdcmax+Vlm=103+370+Vlm=473+Vlm600Vlm为漏感尖峰电压Imos=K*Ip100CK为散热系数，根据实际情况选择，经验选择2-3比较合适输出电压设定TL431的基准电压时2.5V，Vo=Vref*（R102+R103)/R103