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30W40V~300V输入开关电源

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-08-04 5:01:56 * 浏览: 11
本文介绍了小功率电流型控制反激式DC / DC变换器的设计与实现,并提出了一种更简单的储能变压器设计方法。 30W5V / 24V原型设计和开发具有过载和短路能力。坚固,体积小,重量轻等特点。 1引言在通信站中,由于220V和48V电池备用电源,许多控制设备需要220VDC / DC和48VDC / DC双辅助电源。本文提出了一种辅助电源,具有40V至300V的宽输入功率。由于反激式转换器具有电路拓扑结构简单,输入电压范围宽,输入和输出电气隔离,体积和重量小等优点,因此可用作电源电路拓扑结构,减少辅助电源的体积重量。满足使用要求。 2电流模式控制反激式DC / DC转换器2.1电源电路由于输入电压范围很宽,因此使用单管反激式拓扑结构,如图1所示。必须在主电源开关上添加一个缓冲电路用于此结构否则当开关管关闭时,漏感能量将被释放,这将导致电压尖峰突破功率管。常用的缓冲电路包括LCD,RCD和有源钳位。几个缓冲电路的特性相结合。 RCD缓冲器具有无源和简单电路的特性。 2.2控制方案反激式转换器具有电流源的性质,开环不能打开,否则输出电压极高。作为静止变流器的直流母线,当后级逆变桥的功率管关闭时,前级反激变换器的输出相当于开路,因此必须采用电压闭环控制。 ,性能,采用电流型控制技术,这种电流和电压双闭环控制使系统具有快速瞬态响应,高稳定性和固有限流能力的优点。 2.3电路结构开发的30W原型电路如图2所示。整个电路的核心是UNITRODE的电流模式PWM芯片UC3843,主要用于设计低于100W的低功率开​​关电源。 Q5用作射极跟随器取出UC3843的锯齿波,R6采样主开关管的电流信号,R14和R17叠加电流信号和锯齿波作为斜率补偿消除电流控制型调节器比率大于50%。固有的次谐波振荡,R14,R17的比值可以确定斜率补偿的深度。 Q14是参考电压源和误差放大器管。光电耦合器Q11将误差电压反馈给UC3843,形成电压闭环,确保电气隔离。 2关键电路参数设计2.1储能变压器当电流临界连续功率为总输出功率的1/5时,则(1)式中:Bm为最大磁密度,B为偏磁点磁密度。然后,磁通量变化量ΔB为ΔB= 2(Bm-B)(2)初级侧匝数N1为(3)式中:Uimin是最小输入电压,tonmax是开关的最大导通时间,S是核心切割区域。当电流严重连续时,初级电感L1min为(4)式中:Pomin是临界连续功率,Ts是开关周期,η是转换效率。储能变压器铁心气隙δ为(5)式中:I1p为初级侧的最大峰值电流,μ0为真空的磁导率。 2.2功率开关管开关管的电压应力UDS和电流应力I1p分别为:其中I1avg是初级侧电感电流的平均值,ΔI是初级侧电流纹波值。 2.3整流二极管二极管Q13的电压应力UD5和电流应力ID5分别为:其中I2pk是次级侧的最大峰值电流。 2.4 RCD钳位电路钳位电阻R2为:其中Vc为钳位电压,VOR为次级到初级反射电压,L1k为初级绕组的漏感,IPK为开关的最大峰值电流,fs为变换设备的工作频率。钳位电容器C7是(11)其中:ΔRC是钳位电容器上的纹波电压传唤人。 3.5固定负载R29的选择由于在高电压和无负载下占空比非常小,并且会引起间歇性振荡,因此需要增加一个固定负载。该值在调试期间确定。在系统稳定的前提下,电阻越大越好。 4原理样机测试设计实例:额定输出功率30W,输入电压40~300V,输出电压24V / 5V,开关频率96kHz,储能变压器铁芯EC28,绕组匝数N1 / N2 = 73/12,实际N2值为略大于计算值,核心气隙为1.2mm,最大占空比为0.6,钳位电阻R2为43KΩ,钳位电容C7为0.01μF,钳位二极管Q5为FR107,整流器Q13为1N5820 。负载R10取为51Ω。 5结束语根据开关电源的设计,当输入为40~300V时,电源效率大于85%,输出纹波小于100mV(VP-P),5V输出可提供2A输出电流,电压稳定性小于0.1%,电源规格可满足设计要求,通过实际使用可在大输入电压范围内长期稳定运行。反激式转换器具有体积小,重量轻的优点。成功开发的原型具有高稳定性,高转换效率,固有过载和短路电流限制等综合性能,在输入电压范围大的应用领域具有一定的应用价值。