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对待单端反激开关电源变压器的首要参数

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  等的教育,补贴输出电压随输出负载的迁移而转移,平日,当主输出满载和帮助输出轻载时,补贴输出电压将抬高,而当主输出轻载和补贴输出满时,补贴输出电压将提升,这就是多说输出的负载交叉医疗率标题,基于 TOPSwitch-GX系列假想了一种多谈输出电源,很好的管辖了多说输出的负载交叉治疗率问题,该电源在各式工况下都能安定输出,主输出电压纹波小于3%,各道扶助输出纹波小于5%,负载交叉调治率小于5%,在互换伺服系统中,该电源给编制控制个别部及功率个体供电,开合电源的职能直接教育到调换伺服系统的伺服性子,怎么着想一个稳固机能好•、交叉调理率小、电压纹波小的开关电源是一个急需管理的标题。

  系列单片机开闭电源是美国功率集成公司于上世纪90年代中期推出的新型高频开关电源,它是三端离线式PWM开合的英文缩写(ThreeTeminal Off Line PWM Switch)被誉为“顶级开合电源”。它的特质是将高频开合电源中的PWM局限器和MOSFET功率开关管集成在同一芯片上,是一种二闭一器件。 TOPSwitch-GX是该公司推出的第四代系列产品,除完全TOPSwitch-FX系列的全部所长外,它还将最大输出功率从75W进取到290W,符合构成大中功率的高成果,拒绝式开合电源;将开合频率进取到132KHz,有助于减小高频变压器及全数开关电源的体积,相宜举止伺服电机限制板的板载电源的主控器件,当开关电源负载很轻时,它能自动将开合频率从132KHz提升到30KHz(在半频模式下,则由66KHz降到15KHz),可提升开关花消,进一步先进电源成绩,选取被称作EcoSmart的节能新本领,显明提高了在远程通/断模式下的功耗,当输入交流电压是230V时,功耗仅为 160mW•。

  的内里紧急由18个一面组成,与第三代TOPSwitch-FX系列的要紧分别是在该系列的根基上作了少少改造,在原有的 5个组成小我上新添补了3个单元电途•,电流极限医治器也填充了软启动输出端;将频率颤动振荡器发生的开合频率降低到132KHz(全频模式)或66KHz (半频模式);给频率震动振荡器补充了一个“遏制逻辑•”(STOP LOGIC)电路,使只职分更为可靠。TOPSwitch-GX行使反馈电流Ic来医疗占空比D,到达稳压想法,当输出电压U0降低时,历程光耦反馈电路使反馈电流Ic减小,占空比则增大,输出电压随之普及,末了使U0开发稳固,同理,当输出电压Uo进步时,通过里面疗养,也能使U0创办稳定。

  电源是为相易伺服系统的限定板和功率板供电的,并以板载电源的方式作为节制板和功率板组成的一个人,体例对板载电源的恳求是电压纹波小于5%,多路输出电压交叉调整率低于5%,在百般工况下能牢固输出,顺心体例的供电需要••,限制板和功率板电源地之间互相屏绝•,阻挡电磁干,央求电源能软启动,停止刹时高压对体系产生不良教育,遵循体系恳求,假想的多途输出板载电源的各途输出电压,电流及影响如表1所示,其中+5V与+15V二路输出共地,+3.3V无与+5V二讲输出共地,两组地相互是彼此电气绝交的。

  板载电源主电途如图1所示。电源采取单端反激式拓扑组织,接纳TOPSwitch-GX系列电讲•,当电源输入电流85V-265V时,调换电压U依次经过电磁烦扰(EMI)滤波器、输入整流滤波器和系列软启动电途得到直流高压DCP,DCP过程R68接L端•,能使极限电流随DCP普及而普及,使用箝位二极管和阻断二极管D1庖代价钱较高的TVS(瞬态电压强逼器),用于领受在TOP244Y关段时高频变压器漏感发生的尖峰电压,对漏极起到庇护影响•,次级电压经整流、滤波后变为多道输出,其中15V电源输出和扶助输出用的是快速克复二极管•,其我们输出用的是肖特基二极管•,其目的是裁减整流管的糜费。

  该电源电途采用了TOP244Y、PC817型光电耦合器及LMV431A型可调试精细并联稳压管•,为减小高频变压器体积和强化磁场耦合水准,次级绕组选用了堆叠式绕法。LMV431A的内部参考电压为2.495V,输出电压经电位器和R65分压,可调电压2.5V(基准值)至37V(最大值)之间,R66和C75构成LMV431A的频率积累收集。除3.3V主输出外,其余各途输出未加反馈,输出电压均由高频变压器的匝数比确定,另外,为了尽可能裁汰电磁烦扰,在开关电源的输出侧接入共模扼流圈,以矫正电磁噪声。

  对于多途输出,假如仰求每说输出电压均具有高精度,则煤炉都应有孤单的合环稳压回路,如果只要一起输出是重负载,其我们说输出的副载较轻•,对于输出电压精度乞请不是很肃静,则只需给沉负载地方的回路加反馈局限回路。本模块的4途输出中,由于+3.3V输出是最危急的负载,输出电流(最大3A)•,+ 5V、+5V(HVDD)+ 15V是集成电路的电源,答允电压在10%的界限变更,电流较小,是以只在+3.3V输出回途选取闭环稳压电说。在+5V、+5V(HVDD)•、+15V 所在回讲7805型和7815型集成稳压器,由于反激式变压器自身即是耦合电感,因而选取这种高频反激式拓扑结构的变压器就能刷新多途输出交叉治疗率。

  在这种开关电源的设想过程中,由于高频变压器参数对开关电源的本能陶染很大,因此高频变压器的遐想是很危机的,对于多路输出电源•,其输出阻抗直接决定输出电压的搬动,输出阻抗与各输出绕组间的漏感成正比,而初、次级绕组的耦合程度对输出阻抗也有很大教授,以是联想多途输出高频变压器要使各输出绕组间精细耦闭,且输出电流迁徙畛域大的绕组(主输出绕组)与初级绕组要耦闭得最好,以利于前进交织调节率,资历检验与注解,对本系统中采纳的变压器,绕组的最佳绕制序次为先绕原边的一半,再绕副边绕组,结尾绕原边的其它一半和偏置绕组。

  漏感会导致变压器电压的尖峰,对待反激变压器•,该尖峰直接引起补助输出轻载时输出电压的攀升。要是能连结箝位电压的大小略高于次级反射电压,则多路输出反激式开关电源的交叉医疗率能博得极大的矫正,这里选用在变压器原边并联由一个箝位二极管和一个快收复二极管构成的箝位电路的方法,这个箝位电途能局限尖峰电压攀升并回收尖峰电压的能量•,次级反射电压为135V•,选取200V的P6KE型箝位二极管和FR1107型速克复二极管•。

  采取上述法式后,多途输出电压的交叉调整率博得极大的矫正,主输出电压纹波小于3%,各叙补贴输出电压纹波小于5%,负载交织治疗率小于5%。

  单端反激式高频开关变压器是开关电源的合键,这种变压器本质上是一个耦合电感器•,它要具有着储能、变压、传递能量等本能•,笔者接纳面积乘积法来着想高频变压器。

  这些参数由着想人员遵循用户需要和电道的特色决定,包括输入电压Vin、输出电压Vout、每路输出的功率Pout•、效率η、开合频率fs(或周期T),线叙主开合管的耐压Vmos。

  在反激式换取器中,副边反射电压即反激电压Vf与输入电压之和不能高于主开合管的耐压,同时还要留有断定的裕量(此处假使为150V),反激电压由下式断定:

  反激式电源的最大占空比DMax出今朝最低输入电压、最大输出功率的形态下,遵循稳态下变压器的磁平衡式可求出Dmax,即

  设在最大占空比时,当开合管通畅时,原边电流为Ip1;当开关管合断时,原边电流飞翔到缝制电流Ip2。若Ip1为0,则分析变压器劳动在断续模式,否则职分在相连模式,由能量守恒定律能够得到下式•:

  在寻常连结模式想象中,令Ip2=3Ip1,云云就可以求出变压器的原边电流,由下式可以赢得原边电感量Lp:

  在上式中,Aw为磁芯窗口面积,Ae为磁芯截面积,Bw为磁芯使命磁感应强度,K0为窗口有效诈欺系数,服从安规的仰求和输出途数确信,常日为0.2-0.4,Kj为电流密度系数,通俗取395A/cm2。

  坚守求得的AwAe值挑选适应的磁芯,平常尽管采选窗口长宽比力大的磁芯,如许磁芯的窗口有效诈欺系数较高,同时能够减小漏感。

  再遵守原边与副边的匝比联系求出副边的匝数,临时求的匝数不是整数,这时应该调治某些参数,使原边和副边的匝数合意。

  至此,单端反激开关电源变压器的紧要参数仍旧确信•,在联想达成后还要核算窗口面积是否够大,变压器的消磨和温升是否得意乞求。

  在本电源编制中已知的参数为输入电流电压85:265V,η取0.8(由履历定),fs=132KHz,Vmox=700V•。

  原边电感量Lp=390μH;磁芯选取E125的铁氧体磁芯;原副边绕组Np=63,Ns1=2,Ns2=2,Ns3=3,Ns4=9,NB=7;绕组采纳夹心绕法,个中•,原边绕组与副边绕组之间用3层尼龙绝缘质料绝缘,副边绕组各层之间用一层绝缘•,由于副边绕组的电流较大•,怀念到电流的趋肤效应,于是副边绕组接纳了多股并绕。

  (1)电压调养率:在额定负载境况下,当输入交换电压在85VAC-256VAC改变时,实测电路的电压调养率如表2所示。

  (2)交错调理率:在额定输入电压下(220VAC),当负载在额定值的10%-100%蜕变时,实测电途的交错调整率如表3所示。

  (3)负载调治率:在额定输入电压下(220VAC),当负载在额定值的10%-100%转移时,实测电谈的负载诊治率与交错医治率一样。

  在额定输入电压及额定负载状况下,扫数伺服体系能自在运行,测出的电源主输出如图2所示,勘测时告竣了10倍的衰减,从图2可以看出,当编制寻常职司时,纹波峰值电压为0.06V,纹波小于3%•,该电源作为伺服编制的协助电源,在门极伺服系统和主轴伺服系统已得到实质诈欺,职业确实。

  系列单片开闭电源具有单片集成化•、外围电路纯粹、性能指标最佳、无工频变压器、能完好达成电气隔绝等明显特色,极大简化 150W以下开合电源的设计和新产品的创设,能大大紧缩开关电源的开办周期。多路输出电源被日常行使于电机限制体系和其他电力电子开办中行动帮助电源,遐想的多路输出电源经实际利用谈明是确切的,稍加改动就可应用在其我控制体例和电路中。

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