發表於 2018-01-31 16:31:50
DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓,也稱為直流斬波。它內部一般具有PWM(脈寬調製)模塊,E/A(差錯放大器模塊),比較器模塊等幾大功能模塊。其工作原理為:輸出經過FB(反饋電路)接到FBpin,反饋電壓VFB與設定好的比較電壓Vcomp比較後,產生差錯電壓信號,差錯電壓信號輸入到PWM模塊,PWM根據差錯電壓的大小調節佔空比,從而達到控制輸出電壓的目的,振蕩器的作用是產生PWM工作頻率的三角波,三角波經過斬波電壓斬波後,產生方波,其方波就是控制MOSFET的導通時間從而控制輸出電壓的。
如圖是本電源的主電路原理圖,輸入VIN為+27V,經過推挽變壓器降壓、全波整流、LC濾波後獲得13V的輸出,通過R1、C3、DZ1提供SG3525的工作電壓。主開關管的漏源極之間加了RCD吸收網絡,抑制電壓尖峰。
圖 電路原理圖
變壓器的設計變壓器是開關電源的重要組成部分,它對電源的效率和工作可靠性,以及輸出性能都起著非常重要的作用。
(1)磁心傳輸功率
額定輸出功率為Pout=13*8W=104W,假定效率為82%,則輸入功率為
Pin=104/0.82W≈126.9W
根據傳輸功率與鐵氧體磁心尺寸的關係,選擇磁芯的型號是1-21EI。
(2)變壓器的變比
在輸入電壓最低時仍然能夠正常輸
式中Umini為最低直流輸入電壓,20V,
Dmax是最大佔空比,考慮到死區時間,取0.95。
△U是副邊電路中的壓降,取0.5V。
(3)繞組匝數
取6匝原邊繞組匝數N1=N2KT=7.98匝,取8匝。式中Ts是工作周期,30us。B△是磁通的最大變換範圍,0.2T。Ae是鐵心磁路有效截面積,1-21EI磁芯的Ae=1.61cm2。
(4)繞組導體面積
副邊繞組導體截面積A2c=Io/J=1mm2原邊繞組導體截面積A1c=A2c/KT=0.75mm2式中Io是輸出電流8A,J是電流密度,取4A/mm2。
用0.31mm的線多股並繞,n2=A2c/Axp=18.8,取19,n1=A1c/Axp=14.1,取14。
(5)核算窗口使用係數
K0=Acu/Aw=0.22
式中Acu是變壓器所有銅線總的截面積,Aw是磁心窗口面積,為1.64cm^2.
窗口使用係數遠小於0.4,窗口完全能夠容的下繞組。
(6)核算磁芯飽和
最嚴重的情況是輸入電壓和佔空比最大時,
控制電路主要由3525及其外圍電路構成,如圖4。15腳和13腳分別是3525的晶片電源端和驅動電源端,用18V穩壓二極體DZ1和電容C3並聯給其供電,這樣的供電方式比用27V輸入直接給晶片供電安全、可靠、功耗小。R7、R8、R9、C8和晶片的1、2、9腳構成反饋電壓PI調節器,通過電位器RW1改變反饋放大器的給定電壓,能夠細調輸出電壓。推挽驅動輸出端接一個驅動電阻和下拉電阻直接驅動MOS管,下拉電阻防止功率管的靜態擊穿。
圖4 控制電路
保護電路的設計輸出過壓保護和過流保護都是通過3525的10腳SD端來實現。輸出端的正極用一個穩壓管和一個限流電阻R14接到電阻R13上,構成過壓保護支路。輸入線路中加一個互感器,經二極體整流後加到R13上,構成過流保護支路。R13上的電壓經RC濾波後加到10腳上,當10腳的電壓大於0.7V小於1.4V時,限制佔空比,當大於1.4V時,晶片被封鎖,10腳電壓去掉後經過一次軟啟動後,晶片才能正常輸出驅動信號。
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