特种单片开关电源模块的电路设计

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1、特种单片开关电源模块的电路设计

2、第1特种单片500)this.style.ouseg(this)">1.22.5OSFET导通时，输出整流管VD6截止，此时电能就储存在高频变压器中。当功率MOSFET关断时，VD6导通，储存在高频变压器中的能量就通过次级电路输出。VD6采用1A／100V的肖特基二极管SB1100，R4和C7并联在VD6两端，能防止VD6在高频开关状态下产生自激振荡。C6为输出端滤波电容。R5为22kΩ的负载电阻。由R1、C3和VD5构成的RCD型箝位电路具有以下功能：1）当功率MOSFET关断时，对初级感应电压进行箝位；2）能

3、简化反馈电路的设计。控制端的反馈电流由电阻R2来设定。刚启动电源时由控制端电容C4给LNK500供电，C4还决定了自动重启动频率。为了降低电磁干扰，高频变压器的初级设计了两个绕组，分别为NP1及NP2。NP2被称为"抵消绕组"（cancellationouseg(this)">式中：PO为输出功率；η为电源效率；LP为高频变压器的初级电感；IP为LNK500的峰值电流；f为开关频率。不难看出，PO与LP成正比，IP2f的大小则受LNK500控制。500)this.style.ouseg(this)">高频变压器采用EE13型磁芯，配8引脚的骨架

4、。初级绕组NP1用φ0.13mm漆包线绕90匝，NP2用φ0.16mm漆包线绕22匝，次级绕组用两股φ0.25mm的三重绝缘线绕5匝。在初、次级绕组之间用3股φ0.25mm漆包线绕5匝，作为屏蔽层。初级电感量LP=2.3mH（允许有±10％的误差）。高频变压器的谐振频率不低于300kHz。2.5OSFET开关，其电源效率极高（可接近于100％）。下面介绍一种带以太网接口电路的同步整流式15OSFET开关时，POE接口的效率分别为η≥87％或η≥97％。2.2.1以太网电源接口电路的工作原理该以太网电源接口电路的工作过程可分为三个阶段：在第一阶段

5、，当输入电压加到PD时，它必须在直流2.5～10V的电压范围内呈现正确的识别信号阻抗，电阻R13（24.9kΩ）可提供这个阻抗；在第二阶段，当直流输入电压为15～20V时，PD用一个规定的电流来识别装置类型，例如"0类"电流范围是0.5mA～4mA，这也由R13来完成；在第三阶段，通过双极型开关管（VT）将输入电压接到DC／DC电源变换器上，该电源变换器允许输入超过30V（28V＋UR14）的直流电压。此时稳压管VDZ1被反向击穿，通过R14给VT提供基极电流。R15的作用是防止在其他条件下开启电源。一旦开启电源，辅助绕组输出的高频电压信号就经

6、过耦合电容C3、整流管VD2和限流电阻R16来提高VT的直流偏压，使基极电流增大。在负半周时VD1导通，可确保加到基极上的偏压总为正压。如图4所示为使用MOSFET（V3）的开关电路。VDZ4及VDZ5分别采用28V及15V稳压管。当输入电压超过28V时VDZ4被反向击穿，使V3导通，将电源开启。当输入电压超过43V时VDZ5也被反向击穿，能限制V3的栅－源电压，起到保护作用。R15能防止V3被误导通。该以太网电源模块的识别信号阻抗与输入电压的关系曲线如图5所示，识别电压范围是2.5～10V。2.2.215I滤波器由C1，L1和C2构成。R1为

7、欠电压值／过电压值设定电阻，所设定的UUV=33.3V，UOV=86.0V。R1还能自动减小最大占空比，防止磁饱和。R2为极限电流设定电阻，取R2=13.3kΩ时，所设定的漏极极限电流ILIMIT′=0.57ILIMIT=0.57×2.50A=1.425A。稳压管VDZ2可将漏极电压箝位在安全范围以内。V1的等效栅极电容能给高频变压器提供最佳复位。该电源以5V输出作为主输出，其他两路输出都是在此基础上获得的。由C11，R11，R12和MOS场效应管V2及V1构成5V主输出的电容耦合式同步整流器。稳压管VDZ3起箝位作用。在没有开关信号时，通过下

8、拉电阻R13使V2关断。储能电感L2回扫绕组的电压经过VD4和C9整流滤波后，获得20V输出。高频变压器次级绕组（8－5）的电压经过VD3和C10整流滤波后获得7.5V输出。将6.8V稳压管VDZ4和二极管VD7反极性串联后作为7.5V输出的负载电阻，以改善空载稳压特性。空载时输出电压一旦超过7.5V，VDZ4就被反向击穿，利用VDZ4和VD2上的压降可将输出电压箝制在大约7.5V上。正常工作时，辅助绕组的输出电压经过VD6、C5整流滤波后给光耦合器PC357提供12～15V的偏压。R5、VD8和C16组成软启动电路，能防止在启动过程中输出过冲

9、。该电源模块的电源效率与输入电压的关系曲线如图6所示。500)this.style.ouseg(this)">2.2.3电路设计要点（1）采用双极型功