摘要:采用PI公司TOPSwitch-GX设计一种基于双极点补偿控制的反激式单片开关电源。文中阐述了主要设计步骤,为了提高电路控制系统的动态响应,采用双极点补偿反馈网络进行了设计改进,以进一步减小纹波,提高电源输出指标。经实际检验,该电源性能可靠,在工作现场能长时间稳定运行,具备良好的稳态性能和动态响应,达到了设计要求。 |
(3)次级匝数计算
在反激变换器中,副边反射电压即反激电压Uor与输入电压之和,不能高于主开关管的耐压,同时还应留有一定的裕量,通过计算,此处Uor取130V。原副边匝数比为
对于+5V输出,考虑到整流二极管的管压降和线路压降,Uo1=5+1=6V,故匝,实际取Ns1=3匝;对于±15V,Uo2=15+3=18V,故匝,实际取Ns2=7匝。
(4)气隙计算
为了避免磁芯饱和,应该在磁回路中加入一个适当的气隙Lg,其值由下式计算
取Lg=0.6mm。
至此,变压器的主要参数已经确定,之后还需核算磁芯窗口面积是否够大,变压器的温升及损耗是否满足要求。
2.4 TOP248Y外围电路设计
该电路采用由TL431A型可调式精密并联稳压管和PC817A型线性光耦合构成精密反馈电路,R2和R3用来从外部设定功率开关管的漏极极限电流,当然输入直流电压过电压时,R2和R3还能自动降低最大占空比Dmax,对最大负载功率加以限制。R1为欠电压和过电压检测电阻,并能对线路提供电压前馈,以减小开关频率的波动。
VD1、VZ和C4构成漏极钳位电路,吸收单片开关电源关断时产生的尖峰电压,保护器件不受损坏。VZ选用钳位电压为200V的P6KE200型瞬态电压抑制器,VD1采用UF4006型超快恢复二极管。将C4和VZ并联,减小钳位损耗[5]。
整流二极管的选择:
输出整流滤波电路中,输出整流二极管的开关损耗一般会占到系统损耗的1/6到1/5,是影响开关电源效率的主要因素。肖特基二极管反向恢复时间极短,可小到几纳秒,正向导通压降仅为0.4V左右。这些优良的特性使得它很适合作单片开关电源中的低压输出整流管。
所选二极管必须满足以下条件:
因此通过计算,本次设计中各路输出整流管都采用MBR20100肖特基二极管。高频变压器次级输出电压分别经肖特基二极管VD2~VD4整流和电解电容C6~C12滤波,再通过LC滤波,滤除开关噪声,获得稳定的直流输出电压。
2.5 双极点补偿反馈网络的设计