彩色電視機(jī)開關(guān)電源設(shè)計(jì)解析(2)
在Q1截止期間因有次級(jí)電流i2流過(guò)NS,在NS上產(chǎn)生的電壓幅值近似為輸出電壓VO(忽略二極管正向壓降及引線損耗),此電壓反映在初級(jí)繞組NP上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)VNP:
VNP=
VO (8)因此截止時(shí)功率管Q1所承受的最大電壓應(yīng)力為
VDSmax=VDCmax+VNP=VDCmax+
VO (9)在實(shí)際運(yùn)用時(shí),Q1所承受的最大電壓應(yīng)力不僅限于VDSmax,同時(shí)還要加上由變壓器漏感所帶來(lái)的附加電壓尖峰(估計(jì)約為0.3VDC),而且在選雙極型管時(shí),需要注意以上二者之和應(yīng)該比所選管的額定值VCEO小30%,這樣才有足夠的安全余量。
2)連續(xù)工作方式如果市電電壓升高或者接收負(fù)載減輕,這使次級(jí)電流i2在Q1的下一次導(dǎo)通到來(lái)之時(shí)仍未下降到零,磁芯仍含有一部分儲(chǔ)能,它會(huì)反映到初級(jí),使此后Q1的每一次導(dǎo)通,相應(yīng)的初級(jí)電流i1及磁通φ都不是從零而是從一個(gè)恒定值開始上升。這種工作狀態(tài)叫連續(xù)方式,其波形如圖4所示。
圖4 連 續(xù) 方 式 波 形
應(yīng)該指出,根據(jù)磁通復(fù)位原則,在連續(xù)方式中會(huì)存在一個(gè)磁通平衡點(diǎn)φO,在φO的基礎(chǔ)上讓導(dǎo)通時(shí)的磁通增加量Δφ1等于截止時(shí)磁通減少量Δφ2,故有
VDCton= VOtoff
得出
VO=
VDC= (10)由式(10)可知,如果圖1的電路工作在連續(xù)方式中,則輸出電壓VO只取決于匝數(shù)比NS/NP,時(shí)間比ton/toff以及輸入直流電壓VDC,而和負(fù)載RL無(wú)關(guān)。
同樣地,實(shí)際的電源應(yīng)該象圖3那樣加入反饋電路,那么由式(10)可知,這個(gè)電路的作用應(yīng)該是當(dāng)輸入直流電壓VDC升高時(shí),讓ton減少,或者當(dāng)VDC減少時(shí),讓ton升高,以便保持輸出電壓VO不變。
如果將式(8)代入式(10),則有
VDCton=VNPtoff (11)
由此可進(jìn)一步簡(jiǎn)化式(9),即截止時(shí)功率管Q1所承受的最大電壓應(yīng)力可化為
VDSmax=VDCmax+
VO=VDCmax+ VDCmax= (12)考慮功率管還要承受由變壓器漏電感所引起的電壓尖峰(其值約為0.3VDCmax)。因此實(shí)際VDSmax′應(yīng)為
VDSmax′=VDSmax+0.3VDCmax=1.3VDCmax+(NP/NS)VO (13)
3)實(shí)例
有一29吋電視機(jī)其最大輸入市電電壓為AC 264V,變壓器NP=32匝,NS=28匝,VO=140V,則由式(13)得出VDSmax′=1.3×
×264V+160V=645V。設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)MOSFET管要選擇其VDS耐壓≥VDSmax′的,下面介紹連續(xù)方式的輸入、輸出電流與負(fù)載功率的關(guān)系。圖5示出連續(xù)方式的初級(jí)和次級(jí)電流波形。其輸出功率等于輸出電壓乘次級(jí)電流脈沖的平均值?,F(xiàn)定義ICSR為次級(jí)電流脈沖線性斜坡部分的中點(diǎn)值,故有
PO=VOICSR
=VOICSR(1-ton/T) (14)ICSR=
(15)圖5中的初級(jí)電流脈沖線性斜坡部分的中點(diǎn)值ICPR,則由Pi=1.25PO=VDCICPR
得ICPR=
(16)
圖5 連 續(xù) 方 式 中 的 初 次 級(jí) 電 流 臺(tái) 階
需要注意的是,連續(xù)方式的出現(xiàn)剛好在初級(jí)電流斜坡出現(xiàn)臺(tái)階的時(shí)候,由圖5可見當(dāng)ICPR升高到等于斜坡幅度ΔI1P的一半時(shí),電流臺(tái)階開始出現(xiàn),此時(shí)的ICPR在連續(xù)方式中是最小的,結(jié)合式(16)有
ICPRmin=
ΔI1P=或者
ΔI1P=
(17)上式的tonmax可由式(11)在給定的最小VDCmin下求出。又因ΔI1P=(VDCmin)ton/LP故有
LP=
= (18)利用式(10)~(18),可以計(jì)算工作于連續(xù)方式下的反激型變換器各相關(guān)參數(shù)值。需要指出的是,分別按二種方式來(lái)設(shè)計(jì)反激型變換器,會(huì)得出很不同的結(jié)果。例如文獻(xiàn)[1]曾使用不連續(xù)與連續(xù)兩種工作方式分別設(shè)計(jì)一個(gè)工作于50kHz的DC/DC反激變換器,假定其輸入DC電壓為38V,輸出5V,輸出功率為50W,則對(duì)初級(jí)電感LP以及初次級(jí)電流會(huì)得出如下表1所示的很不同結(jié)果。
表1 不同工作方式下的反激型變換器設(shè)計(jì)比較
計(jì)算結(jié)果 | 工作于不連續(xù)方式 | 工作于連續(xù)方式 |
---|---|---|
初級(jí)電感LP/μH | 52 | 791 |
初級(jí)峰值電流/A | 6.9 | 2.77 |
次級(jí)峰值電流/A | 62.0 | 24.6 |
ton/μs | 9.49 | 11.86 |
toff/μs | 6.5 | 8.13 |
- 第 1 頁(yè):彩色電視機(jī)開關(guān)電源設(shè)計(jì)解析(1)
- 第 2 頁(yè):功率管Q1最大電壓應(yīng)力計(jì)算#
- 第 3 頁(yè):工作方式的比較#
- 第 4 頁(yè):電流控制#
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( 發(fā)表人:葉子 )