大腦風暴:超寬輸入小功率反激式轉換器的設計攻略
發布時間:2016-01-27 責任編輯:susan
【導讀】不同種類的電源電壓存在於工業應用和工廠自動化領域。電源電壓常見的種類有24伏交流(VAC)電壓、24伏直流(VDC)電壓、110VAC電壓、230VAC電壓,介於它們之間的電壓也比較常見。但是電子設備製造商常常由於成本原因不願意為不同的輸入電壓去製造不同的電源。
本文設計的是一種具有超寬輸入電壓範圍(19至265VAC和19至375VDC)的小功率(在500mW的範圍內)反激式轉換器。該小功率反激式參考設計需要具備兩路輸出。一個輸出軌提供微控製器與模擬電路(電流為15mA時電壓為5.0V);另一個輸出軌則在電流為40mA時提供12.0V的電壓以控製繼電器。因為輸入和兩路輸出需要2.5kV的隔離電壓,所以筆者首先想到了結構簡單、廣為人知的反激式轉換器。
圖1展示了這種轉換器——包括輸入濾波器、整流器、啟動電路以及次級側上的控製器線性穩壓器。

圖1:反激式轉換器方框圖
寬kuan輸shu入ru電dian壓ya範fan圍wei不bu僅jin對dui控kong製zhi器qi來lai說shuo是shi個ge挑tiao戰zhan,對dui該gai變bian壓ya器qi的de設she計ji而er言yan也ye是shi一yi大da難nan題ti。對dui於yu小xiao功gong率lv應ying用yong,反fan激ji式shi轉zhuan換huan器qi經jing過guo設she計ji要yao能neng在zai非fei連lian續xu導dao通tong模mo式shi(DCCM)下工作,以便實現小的解決方案尺寸,因為耦合電感器的電感也比較小。這種運行模式下的峰值電流比連續導通模式(CCM)下的峰值電流大——但它們仍然相對較小,原因是功率很小。對於較大功率的應用,反激式轉換器則通常在CCM模式下工作。乍一看DCCM似乎是適合該反激式設計的模式,輸出功率大約為500mW。
為避免在輸入電壓的上限範圍內出現大的開關損耗,開關頻率應相對較低。在該設計中,它被設置為130kHz,以便讓基波低於電磁幹擾(EMI)測量的下限150kHz。如果假定該轉換器隻在DCCM模式下工作,那麼占空比在這樣一個範圍內:從70%直到4%(匝數比為3.58:1,750μH的初級電感)。為了減少組件應力,您應該通過讓匝數比保持不變並將初級電感變為4mH來增加最小占空比。現在,對於低輸入電壓,該轉換器在CCM模式下運行;對於高輸入電壓,該轉換器則在DCCM模式下運行。

圖2:具有超寬輸入電壓範圍的小功率反激式TIDesigns參考設計
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