浅谈彩色电视机开关电源的工程设计（下）

磁的下降；二是提高了饱和前磁芯可承受的安匝数，如图13所示，从而有效地防止了变压器磁芯过早进入饱和。

图 13 加 入 空 气 隙 拉 扁 了 磁 芯 的 磁 滞 迥 线 形 状

下面给出一个设计反激型变换器变压器的例子(对应电路见图9，但省去PFC部分)：

已知 输入电压范围 Vin=AC 85～265V

输出电压 Vo=125V，V1=12V，V2=25V

输出电流 Io=0.7A,I1=0.4A,I2=0.4A

输出功率

Po=125×0.7＋12×0.4＋25×0.4=102W

开关频率 fs=30kHz

1）计算在Vin(AC)min=85V时的占空比D

VDCmin=Vin(AC)min××0.9=108.2V

式中系数0.9是考虑到输入电压的波形失真以及整流二极管压降而加入的。

假定D=0.5时的输入电压VDC=130V(见表2)，则在最低输入电压Vin(AC)min=85V下的D为

D===0.546

考虑准谐振方式会带来平均约2～3μs的延迟，所以真实的占空比应为

D′=D×=0.546×=0.513

式中：T=1/fs；td=延迟时间。

表2 AC输入电压与VDC（50％）

2）计算Lp

假定该电源的AC/DC转换效率为η=0.80,则有

Lp=×η=×0.80=0.40mH

3）计算初级电流峰值I1p

输入平均电流

Iin====1.18A

初级电流峰值I1p==4.6A

或I1p====4.6A

4）变压器设计

根据输出功率Po选择磁芯的Size，并从厂家给出的图14，图15所示的NIlimit（磁芯饱和前允许的最大安匝数）相对于AL值（即电感系数，），以及AL值相对于Air gap length(空气隙长度)的这两个图形中求出初级绕组圈数Np。

图14 对 应H7C1和H7C4的EFC42型 带 气 隙 磁 芯 的NI1imit与AL的 关 系 曲 线 （ 典 型 曲 线 ）

注 ：NI1imit显 示 励 磁 电 流 点 离 开 其 线 性 延 伸 部 分20％ 和40％ 。

图15 对 应H7C1和H7C2的EFC42磁 芯 的AL值 与 空 气 隙 长 度 的 关 系 曲 线 （ 典 型 曲 线 ）

测 试 条 件 ： 线 圈φ0.35 2UEW 100匝 ；频 率 1kHz； 电 流 0.5mA。

由式（19）及厂家给出的磁芯尺寸资料可定出所用型号磁芯。对宽输入电源亦可使用表3推荐规格。

表3 宽输入电源推荐磁芯规格

由Np2=×109求初级绕组匝数Np，因为从图15中得知，气隙长度取1mm时对应的AL=300nH／N2，故有

Np2=×109=1.333×103

Np≈37匝（注意：实用中，气隙长度最好取小于1mm，因为若气隙过大，会引起漏感增加）

求变压器的起始饱和电流IL为

IL(20％)= （20）

式中：IL（20％）为磁芯的励磁电流（或者说AL值）已从其饱和点下降了20％的IL值；

NI为变压器安匝数。

由图14查出，当AL=300nH／N2时，知NI=290安匝，故有IL（20％）==7.8A，因为7.8A表征的是励磁电流已从其饱和点下降了20％的IL，故真正进入饱和点的电流IL应为

IL==6.5A

这个数字约为正常工作时I1p=4.6A的1.44倍。考虑到开关导通和负载跃变带来的过流上冲，保持这个差距是必要的。

求次级主绕组匝数Ns可使用

= (21)

式中：Vo是次级主输出DC电压；

VDC（50％）是占空比D=50％时的输入DC电压。

工程上VDC（50％）的决定取决于电源的不同输入电压范围以及开关管的不同耐压值，如表2所示。

今取VDC（50％）=130V，故有Ns=×37=35.6，取整数Ns=36匝。

由此可求出次级绕组的每匝伏数===3.47，利用此值即可求出第二，第三个输出绕组匝数

N2==3.4 取N2=3匝

N3==7.2 取N3=7匝

5 PFC功率因数校正电路

为了满足对输入端谐波电流限制的新规定，电视机电源也应具备PFC功能。为节约成本，早期的电视机采用无源PFC充电泵电路，如图16所示，虽说能解决一定问题，但调试难度较大，降低了可靠性[6]。

图 16 无 源 PFC充 电 泵 电 路

现在比较倾向于采用有源PFC技术，多数应用Boost变换器。图17示出一个最新的使用由Infineon公 司 出 品 的 TDA4863组 成 的 110 W PFC功 能 电 路[7]， 其 输 入 电 压 适 用 范 围 为 AC 85～ 265 V， 输 出 稳 定 在 DC 396 V， 其 PF接 近 于 0.99， 最 大 输 出 功 率 达 到 110 W， 效 率 至 少 为 0.9， 该 电 路 可 适 合 于 29″ 以 下 的 彩 色 电 视 机 用 。

图 17 TDA4863-PFC原 理 图 （ 120W）

6 电视机开关电源工程设计流程

上面介绍了对电视机开关电源工程设计的一般方法，但是因为开关电源是一门实践性很强的技术，单纯地依靠一般的理论计算是绝对不可能达到安全可靠和实用目的的。这时需要