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大功率單片開關電源設計
發布時間 : 2018-06-11 14:14 瀏覽量 : 51

開關電源具有效率高、重量輕、體積小,穩壓范圍寬等突出優點,從20世紀中期問世以來,發展極其迅猛,在計算機、通信、航天、辦公和家用電器等方面得到了廣泛的應用,大有取代線性穩壓電源之勢。提高電路的集成化是開關電源的追求之一,對中小功率開關電源來說是實現單片集成化。開關集成穩壓器是指將控制電路、功率開關管和保護電路等集成在一個芯片內,而由開關集成穩壓器構成的開關電源就稱之為單片開關電源。美國PI公司的單片開關電源系列是其顯著的代表。


l 用TOPswitch—GX設計的250W開關電源
    TOPSwitch—GX設計的250W開關電源電路如圖1所示。直流電壓經變壓器的原邊加到TOPSwitch—GX的漏極D;頻率選擇端F和極限電流設定端X與源極S相連,則該兩端的功能都沒用,即不從外部設定極限電流,內部自動設定自保護電流ILIMIT,開關工作頻率為132K;控制極和光耦LTV817相連,接受反饋信號以實現對內部集成的高壓功率MOS管占空比的控制;線路檢測端L通過一2MΩ的電阻和直流高壓輸入的正端相連以實現過壓、欠壓線電壓前饋的線電壓檢測。整個電路為單端反激式,TOPSwitch—GX為開關集成穩壓器,反饋電路主要有光耦LTV817和與之串連的三個穩壓二極管構成。電容C1為高頻濾波電容;瞬態電壓抑制器P6KE200和超快恢復二極管BYV26C構成鉗位電路,并在其中串入RC吸收電路(由R2,R3和C6組成),這樣除了可以吸收部分漏感中的能量以外,還可將電壓鉗位在200V,可使開關電源在啟動或過載的情況下TOPSwitch—GX內部集成MOS管的漏極電壓不超過700V;光耦LTV817和穩壓二極管(VR2~VR4)構成反饋電路,R6是光耦中LED的限流電阻,它還決定控制環路的增益,輸出電壓變化時則流過光耦中LED的電流相應變化,從而光送到芯片控制極C的電流也相應變化,芯片內部據此產么的PWM信號占空比發生變化最終使輸出電壓穩定;高頻變壓器T1的副邊輸出經過MURl640CT整流和C9,C10和C11濾波,再經過磁珠L1和C12濾掉開關噪聲后,得到輸出電壓;VD4和C14構成軟啟動電路。

2 高頻變壓器設計
    對于PI公司的單片開關電源來說,高頻變壓器采用PI公司相關的開關電源計算機輔助設計軟件來設計。本方案采用的是PI Expert 7.0專家系統。圖2是用該軟件設計的變壓器的結構。


3 測試結果
    該電源輸出功率為250W,效率至少為85%,負載調整率為±5%,紋波電壓峰一峰值小于100mV,空載功耗不大于1.4W。

     本方案選用TOP249Y設計,輸出功率250W時工作于其上限功率,故要保持良好的散熱條件(芯片溫度要保持在110℃以下),也可用TOP250Y替換該元件。


4 結束語
    單片開關電源具有單片集成化、最簡外圍電路、最佳性能指標、能以無工頻變壓器電器實現完全隔離等顯著優點,是我們設計290W以下開關電源的理想選擇。


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