版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
1、反激式開關(guān)電源漏極鉗位保護(hù)電路設(shè)計(jì)方案開關(guān)電源漏極鉗位保護(hù)電路的作用是當(dāng)功率開關(guān)管(MOSFET)關(guān)斷時(shí),對(duì)由高頻變壓器漏感所形成的尖峰電壓進(jìn)行鉗位和吸收,以防止MOSFET因過電壓而損壞。散熱器的作用則是將單片開關(guān)電源內(nèi)部產(chǎn)生的熱量及時(shí)散發(fā)掉,避免因散熱不良導(dǎo)致管芯溫度超過最高結(jié)溫,使開關(guān)電源無法正常工作,甚至損壞芯片。下面分別闡述漏極鉗位保護(hù)電路和散熱器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、設(shè)計(jì)方法及注意事項(xiàng)。1 設(shè)計(jì)開關(guān)電源漏極鉗位保護(hù)電路的要點(diǎn)及實(shí)例在“輸入整流濾波器及鉗位保護(hù)電路的設(shè)計(jì)”一文中(詳見<電源技術(shù)應(yīng)用>2009年第12期),介紹了反激式開關(guān)電源漏極鉗位保護(hù)電路的工作原理。下面以最典型的
2、一種漏極鉗位保護(hù)電路為例,詳細(xì)闡述其設(shè)計(jì)要點(diǎn)及設(shè)計(jì)實(shí)例。1)設(shè)計(jì)實(shí)例采用由瞬態(tài)電壓抑制器TVS(P6KE200,亦稱鉗位二極管)、阻容吸收元件(鉗位電容C和鉗位電阻R 1)、阻尼電阻(R 2)和阻塞二極管(快恢復(fù)二極管FR106)構(gòu)成的VDZ、R、C、VD型漏極鉗位保護(hù)電路,如圖1所示。選擇TOPswitch-HX系列 TOP258P芯片,開關(guān)頻率f=132kHz,u=85265V,兩路輸出分別為UO1(+12V、2A)、UO2(+5V、2.2A)。P O=35W,漏極峰值電流I P=I LIMIT=1.65A.實(shí)測(cè)高頻變壓器的一次側(cè)漏感L 0=20H。圖1 最典型的一種漏極鉗位保護(hù)電路2)設(shè)
3、計(jì)要點(diǎn)及步驟(1)選擇鉗位二極管。采用P6KE200型瞬態(tài)電壓抑制器(TVS),鉗位電壓UB=200V。(2)確定鉗位電壓的最大值UQ(max)。令一次側(cè)感應(yīng)電壓(亦稱二次側(cè)反射電壓)為UOR ,要求:1.5U ORU Q(max)200V實(shí)際可取U Q(max)=U B=200V.(3)計(jì)算最大允許漏極電壓U D(max)為安全起見,U D ( max)至少應(yīng)比漏-源極擊穿電壓7 00V留出5 0V的余量。這其中還考慮到P6KE200具有0.108%/的溫度系數(shù),當(dāng)環(huán)境溫度T A=25時(shí),U B=200V;當(dāng)T A=100時(shí),UB=200V×(1+0.108)%/×100
4、=221.6V,可升高21.6V。(4)計(jì)算鉗位電路的紋波電壓。URI=0.1U Q(max)=0.1U B=0.1×200V=20V(5)確定鉗位電壓的最小值U Q(min)UQ(min) =UQ(max) -URI=U B-0.1U B=90%U B=180V(6)計(jì)算鉗位電路的平均電壓。(7)計(jì)算在一次側(cè)漏感上存儲(chǔ)的能量E L0(8)計(jì)算被鉗位電路吸收的能量EQ當(dāng)1.5WP O50W時(shí),E Q=0.8E L0=0.8×27.2J=21.8J注意:當(dāng)P O>50W時(shí),E Q=E L0=27.2J.當(dāng)P O<1.5W時(shí),不要求使用鉗位電路。(9)計(jì)算鉗位電阻R
5、1式中,U Q的量綱為L(zhǎng)2MT-3I -1 ,f的量綱為T -1 ,R 1的量綱為L(zhǎng)2M T-3I-2(10)計(jì)算鉗位電容C式中,E Q的量綱為L(zhǎng)2MT -2 ,U Q的量綱為L(zhǎng)2MT -3 I -1 ,C 的量綱為L(zhǎng)M2T -3I -2(11)選擇鉗位電容和鉗位電阻。令由R 1、C確定的時(shí)間常數(shù)為:將U Q(max) =U B、U Q(min) =90%U B、=0.95UB和f=132kHz一并代入上式,化簡(jiǎn)后得到:=R 1C =9.47/f=9.47T (s)這表明R 1、C 的時(shí)間常數(shù)與開關(guān)周期有關(guān),在數(shù)值上它就等于開關(guān)周期的9 。 4 7倍。當(dāng)f=132kHz時(shí),開關(guān)周期T =7.5
6、s,=9.47×7.5s=71.0s.實(shí)取鉗位電阻R 1=1 5 k,鉗位電容C =4.7nF.此時(shí)=70.5s.當(dāng)鉗位保護(hù)電路工作時(shí),R 1上的功耗為:考慮到鉗位保護(hù)電路僅在功率開關(guān)管關(guān)斷所對(duì)應(yīng)的半個(gè)周期內(nèi)工作,R 1的實(shí)際功耗大約為1.2W(假定占空比為50%),因此可選用額定功率為2W的電阻。令一次側(cè)直流高壓為U I(max)。鉗位電容的耐壓值U C>1.5U Q(max) +U I(max)=1.5×200V+265V×=674V.實(shí)際耐壓值取1kV.(12)選擇阻塞二極管VD要求反向耐壓U BR1.5U Q(max) =300V采用快恢復(fù)二極管FR
7、106(1A/800V,正向峰值電流可達(dá)30A)。要求其正向峰值電流遠(yuǎn)大于IP(這里為30A>1.65A)。說明:這里采用快恢復(fù)二極管而不使用超快恢復(fù)二極管,目的是配合阻尼電阻R 2,將部分漏感能量傳輸?shù)蕉蝹?cè),以提高電源效率。(13)計(jì)算阻尼電阻R 2.有時(shí)為了提高開關(guān)電源的效率,還在阻塞二極管上面串聯(lián)一只低阻值的阻尼電阻R 2.在R 2與漏極分布電容的共同作用下,可使漏感所產(chǎn)生尖峰電壓的起始部分保留下來并產(chǎn)生衰減振蕩,而不被RC電路吸收掉。通常將這種衰減振蕩的電壓稱作振鈴電壓,由于振鈴電壓就疊加在感應(yīng)電壓U OR上,因此可被高頻變壓器傳輸?shù)蕉蝹?cè)。阻尼電阻應(yīng)滿足以下條件:即:實(shí)取20
8、/2W的電阻。2 開關(guān)電源散熱器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)在“開關(guān)電源散熱器的設(shè)計(jì)”一文中(詳見<電源技術(shù)應(yīng)用>2010年第1期),介紹了通過計(jì)算芯片的平均功耗來完成散熱器設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)便實(shí)用方法。下面再對(duì)開關(guān)電源散熱器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)作進(jìn)一步分析。以TOPSwitch-GX(TOP242TOP250)系列單片開關(guān)電源為例,當(dāng)MOSFET導(dǎo)通時(shí)漏-源極導(dǎo)通電流(I DS(ON) )與漏-源極導(dǎo)通電壓(U DS(ON) )的歸一化曲線如圖2所示。圖2 當(dāng)MOSFET導(dǎo)通時(shí) 漏-源極導(dǎo)通電流I DS(ON)與漏-源極導(dǎo)通電壓U DS(ON)的歸一化曲線說明:(1)定義R DS(ON) =U D(ON) /I DS
9、(ON) 。(2)圖2是以TOP249Y為參考,此時(shí)k=1.00.(3)求漏-源極導(dǎo)通電流時(shí)應(yīng)乘以k,求漏-源極通態(tài)電阻時(shí)應(yīng)除以k.(4)k值所代表的就是TOPSwitch-GX系列中不同型號(hào)芯片的通態(tài)電阻比值,它也是極限電流比值。例如TOP249Y的R DS(ON) =2.15(典型值),TOP250Y的R DS(ON) =1.85(典型值),2.15/1.85=1.162,而對(duì)TOP250Y而言,比例系數(shù)k=1.17,二者基本相符。TOP249Y、 TOP250Y的I LIMIT分別為5.40A、6.30A(典型值),6.30A/5.40A=1.1671.17.(5)在相同的輸出功率下I
10、DS(ON)可視為恒定值,而芯片的功耗隨所選TOPSwitch-GX型號(hào)的增大而減小,隨型號(hào)的減小而增大。因此選擇較大的型號(hào)TOP250Y,其功耗要比TOP249Y更低。當(dāng)MOSFET關(guān)斷時(shí)漏極功耗P D與漏-源極關(guān)斷電壓U DS(OFF)的歸一化曲線如圖3所示。圖3 當(dāng)MOSFET關(guān)斷時(shí)漏極功耗PD與漏-源極關(guān)斷電壓UDS(OFF)的歸一化曲線說明:因MOSFET在關(guān)斷損耗時(shí)的很小(只有幾百毫瓦),故一般可忽略不計(jì)。設(shè)計(jì)要求:選擇TO-220-7C封裝的TOP249Y型單片開關(guān)電源集成電路,設(shè)計(jì)70W(19V、3.6A)通用開關(guān)電源。已知TOP249Y的極限結(jié)溫為150,最高工作結(jié)溫T JM
11、=125,最高環(huán)境溫度T AM=40。試確定鋁散熱器的參數(shù)。設(shè)計(jì)方法:考慮到最不利的情況,芯片結(jié)溫T J可按100計(jì)算。從TOP249Y的數(shù)據(jù)手冊(cè)中查到它在T J=100時(shí)的R DS(ON) =2.15(典型值),極限電流I LIMIT=5.40A(典型值)。由于芯片總是降額使用的,實(shí)際可取I DS(ON) =0.8I LIMIT=4.32A.考慮到I DS(ON)在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)是近似按照線性規(guī)律從零增加到最大值的(參見圖2),因此應(yīng)對(duì)其取平均值,即:分析與結(jié)論:(1)選用TOP250Y可輸出更大的功率。若與TOP249Y輸出同樣的70W功率,因不變,僅R DS (ON )減小了,故:這表明,在同樣的輸出功率下,TOP250Y的損耗更小。(2)利用特性曲線可驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果。從圖2中的虛線(T J=100)上查出=2.16A時(shí)所對(duì)應(yīng)的U DS(ON) =4.5V.若根據(jù)U DS(ON)值計(jì)算,則:比前面算出的10.0W略低一點(diǎn)。這是由于該特性曲線呈非線性的緣故,致使后者的數(shù)值偏低些。(3)若考慮到還有關(guān)斷損耗,從圖3中可查出P D=510mW=0.51W(U DS(OFF) =600V)。假定占空比為50%,在計(jì)算平均功耗時(shí)應(yīng)將關(guān)斷損耗除以2.因此=9.72W+0.51W/2=9.975W,該結(jié)果就與10.0W非常接近。3 結(jié)束語設(shè)計(jì)漏極鉗位保護(hù)電路的主要任務(wù)包括
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2025年度智能化打樁機(jī)械租賃服務(wù)規(guī)范協(xié)議4篇
- 2025年度特色菜品研發(fā)廚房廚師長(zhǎng)聘用合同4篇
- 2024物流運(yùn)輸合同參考模板
- 2024版?zhèn)鶛?quán)轉(zhuǎn)股權(quán)協(xié)議書
- 中國(guó)豬的飼養(yǎng)市場(chǎng)前景及投資研究報(bào)告
- 2025年度二手房交易擔(dān)保合同模板4篇
- 2025年度個(gè)人股權(quán)投資基金設(shè)立與運(yùn)營(yíng)協(xié)議4篇
- 2025年洗車店租賃及售后服務(wù)保障合同3篇
- 2025年度高端制造行業(yè)個(gè)人技術(shù)工人派遣合同2篇
- 2025年度個(gè)人房產(chǎn)買賣合同稅收籌劃協(xié)議3篇
- 肺動(dòng)脈高壓的護(hù)理查房課件
- 2025屆北京巿通州區(qū)英語高三上期末綜合測(cè)試試題含解析
- 公婆贈(zèng)予兒媳婦的房產(chǎn)協(xié)議書(2篇)
- 煤炭行業(yè)智能化煤炭篩分與洗選方案
- 2024年機(jī)修鉗工(初級(jí))考試題庫附答案
- Unit 5 同步練習(xí)人教版2024七年級(jí)英語上冊(cè)
- 矽塵對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響研究
- 分潤(rùn)模式合同模板
- 海南省汽車租賃合同
- 2024年長(zhǎng)春醫(yī)學(xué)高等??茖W(xué)校單招職業(yè)適應(yīng)性測(cè)試題庫必考題
- (正式版)SHT 3046-2024 石油化工立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)規(guī)范
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論