微波EDA网,见证研发工程师的成长!
首页 > 硬件设计 > 电源设计 > 跟电源专家陶显芳学电源技术(完):RCD尖峰脉冲吸收电路参数计算举例

跟电源专家陶显芳学电源技术(完):RCD尖峰脉冲吸收电路参数计算举例

时间:12-16 来源:互联网 点击:

  1、开关变压器初级线圈漏感Ls的计算

  反激式开关变压器的漏感一般都比较大,漏感与初级线圈电感之比,大多数都在2~5%之间。漏感的大小主要与变压器初、次级线圈的绕法、铁芯和骨架的结构,以及气隙大小等参数有关,还与磁通密度取值的大小有关,因为磁通密度取得越大,导磁率就会越小,漏感相对也要增大。漏感小于2%或大于15%的开关变压器,其结构一般都比较特殊。

  开关变压器初级线圈电感量的大小,主要与开关电源的工作频率有关,还与工作电压和输出功率的大小有关。一般输出功率越大,工作频率就越低,电感量相应也要增大;而工作电压越高,电感量也越大。开关变压器初级线圈的电感L和漏感Ls的大小可以用仪表直接测量,一般工作频率为30~50kHz,工作电压为AC110V~220V的开关变压器,其初级线圈的电感量大约为:300~1000微亨,漏感大约为:10~100微亨;计算时,可按3~6%的比例来取值进行估算。例如:L=1000uH,则可取 Ls = 30~60uH。

  2、尖峰脉冲吸收电容器容量的计算

  要计算尖峰脉冲吸收电容器容量,首先要计算流过变压器初级线圈电流的最大值。计算流过变压器初级线圈的最大电流Im可根据开关电源的最大输入功率Pm来估算。电流Im可根据开关电源的最大输入功率Pm来估算。根据(26)式,当输出功率一定时,输入电压在一定的范围内,流过变压器初级线圈的最大电流Im和输出电压Uo基本是稳定的;变压器初、次级线圈反激输出电压的半波平均值也基本是稳定的,与输入电压的大小无关,但对应不同的输入电压必须对应不同的占空比,参看(41)、(42)式。

  当流过开关变压器初级线圈的最大电流确定之后,尖峰脉冲吸收电容器容量以及电容充电时电压增量的数值就可以按(33)~(36)式进行计算。

  大多数反激式开关电源的最大输出功率都在100W以下,因为用于反激式开关电源功率损耗大于10W的电源开关管种类很少,如需要较大的输出功率,一般都选用半桥式或全桥式双激式开关电源。


  当考虑电阻R对电容器C充电的分流作用,以及开关管由导通到完全关断期间,漏极电流对电容器C充电的分流作用时,根据(36)式,假设分流系数r = 0.5 ,则(52)式还可改写为:

  上面(52)和(53)式的计算结果,可作为对RCD尖峰脉冲吸收电路进行试验时,选择电容器容量的上限和下限,最终结果需要通过电路试验来决定。

  试验时,以输入电压和输出功率的最大值为条件,然后,由大到小,选择不同容量的电容器做试验,用示波器观测电源开关管D-S两端的电压,直到Uds与最高耐压BVm两者之差能满足余量要求时,为最佳结果。

  这里顺便说明一下,为什么(53)式中的分流系数取值为0.5,而不是其它数值。因为,分流系数r的取值范围是0~1,它是一个动态系数,它的大小,除了与输入电压和输出功率和RCD电路中电容、电阻的大小有关外,还与开关管的关断时间,以及电流大小有关系。

  3、尖峰脉冲吸收电阻阻值的计算

  纹波电压 的大小与释放电阻R的大小还有关。一旦电容器的容量确定之后,释放电阻R的大小就可以根据(45)~(49)来计算。根据(38)式,电容器两端最高电压为:

  根据(46)式,电容器两端最低电压为:

  把(54)和(55)式的结果代入(49)式,即可求出RC的值:

 

 即:计算结果为:C = 4395P ; R = 4096 欧姆。

  试验结果表明,(53)和(59)式的计算结果是合理的。当开关变压器初级线圈的漏感为5%时,其反激输出电压的平均功率也为5%(Pa = 2.5W);由于电容器C两端电压的半波平均值为108V,由此可求得电阻R(4096 欧姆)损耗的功率为2.85W,与精确值2.5瓦相差0.35W。这正是把(36)式设为电容器取值范围下限,对应(53)和(59)所求得的结果,即由(59)所求得的结果还是一个保守的结果,但其离精确值已经非常近。

  当输入电压为最大值(AC260V)的时候,其占空比大约只有0.3左右,因此,电容器充电的时间要比放电的时间长很多;但在电容器还充电期间变压器初级线圈会出现断流,这相当于电容器会提前放电,其结果与占空比等于0.5时的结果基本相同。但做试验时,最好还是以输入电压为最大值时为准。如电阻R的值取得小些,相当于分流系数r降低,这对降低开关管的关断损耗是有好处的,因为,开关变压器漏感储存的磁能量,一部分是通过开关管关断时产生的损耗来释放的,另一部分则是通过RCD回路中的电容充电和电阻分流来进行释放;但电阻的阻值取得太小,又会从励磁电感线圈吸收能量,降低开关电源的工作效率。

在反激式开关电源中,很多人用一个稳压二极管来代替RCD电路中的电阻和电容,用以对开关管进行

Copyright © 2017-2020 微波EDA网 版权所有

网站地图

Top