PDP控制电源的设计分析

种双管正激可降低开关管耐压要求。与单正激变换器相比，双正激变换器在使输出功率增大的同时还带来如下好处:①输出滤波电感工作频率为两倍开关频率，这使得其大小相对减小;②变压器原副边变比为单正激的两倍，可选用低耐压的输出整流二极管。实际使用的开关频率为80kHz，开关管驱动采用脉冲变压器耦合隔离方式，这样可减小主电路对控制电路的干扰。每只MOSFET附近的RCD电路为吸收缓冲电路，可以有效吸收开关过冲，其参数值由开关频率和实际电路决定。当Po(单路)=65W时，其磁性元件设计如下：

　　设整流管最大压降Vsr≤0.7V，电感绕组的最大电阻压降VL≤0.1V，其他线路最大压降Vr≤0.1V，原边MOFET及线路压降Vsw≤0.3V，变压器效率η≥98%。其他参数为：

　　Vs：变压器副边电压
　　Vp：变压器原边电压
　　输入电压：Vin=390～400V
　　输出电流：Io=1A
　　输出电压范围：Vo=50～70V
　　输出功率：Pomax=70W
　　最大占空比：Dmax=0.45
　　开关频率：f=80kHz
　　导线的电流密度：J=4A/mm2
　　铁芯磁通密度变化量：ΔB=0.2T
　　(1)计算匝数比

　　(2)计算总视在功率

　　(3)计算铁芯窗口面积乘积

　　Kw：变压器窗口系数，窗口系数先粗略取0.4，本设计中原副边绕组均采用铜线； Kf对于双管正激电路可由以下公式算出：

　　(4)选择磁芯

　　根据Ap查磁芯手册，确定磁芯结构为EE42/21/15，磁芯材料为西门子N67材料，有效截面:Ae=234mm2，窗口面积:AW=250mm2，Ae×AW=5.85cm2>Ap。

　　(5)计算原边、副边绕组匝数

　　原边开关管为MTP4N80，额定电流4A，耐压800V。输出整流二极管D1～D4采用4只快恢复二极管DSEI1206A，其中2只并联使用作为续流二极管。DSEI1206A的反向软恢复特征使得输出尖峰电压减小外，反向恢复电流折算到原边也小，使得原边MOS2FET开通损耗减小。在输出电压65V，输出电流1A时，变压器温升小于30℃，效率为93%。

　　测试结果

　　PDP电源设计完成后需要进行高低温冲击试验、负载特性、功率因数、EMC等测试，其满载功率因数测试为>98%，以下为其他各个测试项。

　　基本性能指标

　　PDP电源基本性能指标表如表1所示。

　　环境测试

　　A.低温测试:-5℃时，电源能启动且可以正常工作，测试负载调整率、电压调整率、稳压精度、输出过流保护点、输出过压保护点、设置精度、峰峰杂音等项目。

　　B.高温测试:50℃时，电源能启动且可以正常工作，测试负载调整率、电压调整率、稳压精度、输出过流保护点、输出过压保护点、设置精度、峰峰杂音等项目。

　　EMC测试

　　A.电压暂降、跌落与短期电压变化测试用三相ACSOURCE模拟电网，电压暂降、跌落与短期电压变化时电源能正常工作。

　　B.电网特殊波形测试：

　　1)用三相ACSOURCR模拟电网谐波输入，样机能正常工作；

　　2)用单相ACSOURCR模拟电网尖峰、毛刺输入，样机能正常工作;尖峰电压大于400V时，关机保护。

　　C.噪声抗扰性测试

　　在电源输入端口耦合3kV共模噪声电压，样机能正常工作。

　　D.符合ANSIIEEEC62.41-1991、B3等级，1.2/50μs和8/20μs混合波，6kV/3kA。

　　元器件温升测试

　　在满载情况下所有元件温升低于40℃。

　　结论

　　PDP等离子显示屏是近几年在国际上出现的新产品，其电源设计比较复杂，要求输出路数多、体积小、电压调节范围宽、电压高、纹波小、噪声低、EMI低，开关机有严格的时序限制。这里设计的PDP电源已经成功应用在某知名品牌的42英寸等离子显示上，经过上万台等离子显示屏两年的使用验证，返修率小于0.05%，证明其设计的可靠性非常高。