基于PQ35的开关电源设计及制作

技术分类: 电源技术  | 2007-12-24
来源:电子质量 | 作者:陈刚

90*1.3=247V。

  V o p--变压器应输出电压,为电源输出电压Vo、整流二级管正向压降Vdf和滤波电感直流压降V L三项之和除以占空比D,即Vop=(Vo+Vdf十VL)/D。在本例中Vo=14V、V df="0".7V、VL。=0.2V、D=0.8,则 Vop=(1 4+0.7+0.2)/0.8=18.625V

  则Np/Ns=1/2*247/18.625≈6.6。

  副边绕组Ns=NP/6.6=20/6.6≈ 3匝,在实验中2 0:3的匝比取得了很好的效果。

  (4)线径和根数的选取

  原边绕组电流为I p="2" P o/Vsη;

  Po=Vop*22=14.9*22=327W;

  Vsη=Vin min*η=247*98%=242.0 6,其中η为变压器的效率;

  则 I p="2"*3 2 7/2 4 2.0.6≈2.7A。

  考虑趋肤效应,在l00KHzl00℃下穿透深度为△=7.6 5/F1/2≈0.242mm[4],2△=0.484mm, 应选择直径不超过0.484mm的漆包线。考虑有漆的厚度,实际中选取了0.49mm

的高强度漆包线。

  取电流密度J=6A/mm2,则单根o.49mm线径漆包线可通过电流为:

  I=JπD2/4=6*3.1 4*0.49*0.49/4≈1.1 3A

  则初级可用3根并联。次级为I p*Np/N s/I≈1 6根。因为次级的电流比较大(2 2A),也可用铜箔绕制。

  (5)高频变压器的绕制

  高频变压器的绕制在制作开关电源过程中是很复杂的,当功率管由导通转为关断时,由漏感存储的能量释放会产生很大的电压尖峰,容易造成器件的损坏、并且恶化效率,所以要尽量使变压器的漏感降到最小。这里采用的是“三明治”绕法,即先绕初级的一半,再绕次级,然后绕初级的另一半。这样初级将次级包在里面,可以增加耦合,减小漏感。另外采用多股线绞合的方法,在不同的截面,每一股线交换位置,有利于电流均衡;还可以增加线材的表面积,减小高频电阻,有利于降低温升。

  3 0 0 W主功率高频变压器用0.4 9mm线径高强度漆包线,初级用3根绞线后先绕最里面的1 0圈,缠2圈胶带。接着绕中间的次级,用1 6根绞线后绕3圈,甩出中心抽头,再按原方向绕3圈,这样可在同一平面上绕完次级,只是中心抽头的来回两根线有些稍鼓出来一些,之后再缠2圈胶带。然后绕初级的后1 0圈,缠3圈胶带。绕制的时候应尽量使线均匀分布,制作完成后测量电感量为初级1.27mH;两个次级5 5μH。实践证明,这样绕制的变压器漏感很小,原、副边漏感只有几个μH。

  (6)驱动变压器的绕制

  驱动变压器采用罐型磁芯P23/18,罐型磁芯的特点是在所有类型的磁芯中具有最好的磁屏蔽效果,但是也具有最差的散热能力,因此比较适合用来制作小功率的驱动变压器。

  驱动变压器用0.2mm线径,单根。先绕高桥开关管的20圈,中间绕原边的初级20圈,最后绕低桥开关管的20圈。这是另一种采用次级一初级一次级的绕法,同样可以有效地减小漏感。制好后测量电感量大概有1.3mH左右。

  (7)扼流圈的计算

  扼流圈是开关电源二次输出级主要功率器件,也是影响输出电压指标的重要因素,过大的电感量会使输出的动态特性变差,而过小的电感量又会使输出的纹波指标率差,因此必须选取合适的电感量。粗略地可按下面公式计算:

公式

  式中

  P――输出功率;

  F――开关频率;

  I――输出电流。

  则电感量为L=2*P/f*I2=2*3 00/(1 00*1 03*2 22),≈1 2 μ H。

  3.纹波抑制和EHI

  纹波和E M I是开关电源中的重要指标,可以说是直接评价制作电源好坏的标志,因此纹波抑制和减小EM I是每个电源制作者都要绞尽脑汁去解决的。下面是300w电源的一些解决方法。

  (1)300w开关电源在输入级加入了EMI电源噪声滤波器。电源EMI噪声滤波器是一种无源低通滤波器,它无衰减地将交流电传输到电源,而大大衰减随交流电传入的E M I噪声;同时又能有效地抑制电源设备产生的EM I噪声,阻止它们进入交流电网干扰其它电子设备,降低传导搔扰。

  (2)在输出级加入了一级抑制纹波噪声的共模扼流圈。使流出的电流和流回的电流在一个小磁环上产生相反的感应磁通,使其相互抵消,极大地消除了输出的高频噪声。经过实验,未加共模扼流圈的输出电压用示波器会看到有20 0mVp-p的高频噪声,加入后只有十几mVp-p。

  (3)其它的抑制措施。包括在输入级串接NT C防电网浪涌电阻、在功率开关管和输出整流二极管以及高频变压器初级接入RC吸收网络、使用超快恢复肖特基二极管等等,都可以有效地

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