低压大电流开关电源设计过程

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1、揭秘：低压大电流开关电源的设计过程摘要:木文简要介绍了有源箱位同步幣流正激变换器的原理及主要参数的设计方法，给出了具体的设计公式和样机结果。经理论分析及样机验证，证明了冇源籍位同步整流正激变换器是适合低压大电流开关电源的高效拓扑。叙词:有源箱位正激变换器同步枯流a低圧穴电漏幵关电1引言为了以更低的功耗获得更高的速度和更佳的性能，要求电源电压越來越低，瞬态性能指标越来越高，因此对开关电源提出了越來越高的要求。用原有的电路拓扑及整流方式已不能满足现在的要求，为了适应1C芯片发展的需要，人们开始研究新的电路抓扑。因为输出电压很低，所以，同步整流自然成为这种低压人电流电源的必然选择，

2、考滤到产品的复杂程度及产品可靠性•同步整流一般选择自驱动同步整流，能与自驱动同步整流电路饺好结合的拓扑人致有三种:有源箱位正激变换器;互补控制半桥变换器;两级结构变换器。与两级结构变换器相比，有源箱位变换器和互补控制半桥变换器所用器件少，更具有吸引力。这两种变换器拓扑容易实现软开关，工作频率可以更高;变压器的磁芯可以双向磁化，磁芯的利用率高。针对一次整流电源输出的一48V(36一72V)电压，输人电压在较人(36-72V)的范围内变化时，互补控制的半桥电路副边所得到的驱动电压变化范围太大，已不能适用來驱动MOSFEP管。因此，有源箱位口驱动同步整流正激变换器是低压大电流开关电

3、源必然选择的电路拓扑。2有源箱位同步整流正激变换器的拓扑有源箱位同步整流止激变换器的电路拓扑如图1所示，DCDC有源箱位ZVS-PWM正激变换器在稳态运行时，一个开关周期内的主要参量波形如图2。一个开关周期内人致可分为四个运行模式，主开关ZVS开通•能量传送到负载2)t,

4、为从。二D凡/(1-D)(极性为下正上负)。这一阶段，籍位开关儿关断，籍位电容电流is二…S,导通后，5开关管的漏极电位残二。，变压器磁芯止向激磁，激磁电流'二由第三彖限的一lm向第一彖限+lm图1有源箝位同步整流止激式电路图压器原边绕组电压VP二Vs+能量由输人电源Vm经过变压器传送到负载。2模式2(t,

5、一D)保持不变a3模式3()籍位开关ZVS开通，箱位电路运行主开关，S关断高开通前，由于VD为正，籍位开关,S随之可以ZVS开通，箱位电路运行。箱位电容电压Vo,=DV./(

6、、D)，由于变压器磁场能量对籍位电容储能的交换过程，使该电压有变化，V.二凡十AV"'，表示充放电过程中籍位电容电压纹波，主开关电压籍定在K,十Vm水平。籍位电容电流一礼.二im=iu;i,二。，i.由第一象限的十I-向第三象限-/m过渡,也即磁通复位过程。4模式4(t)〈t〈')主开关电压谐54振过渡到零。S},,s关断，磁场能量使导结电容放电。VD由V;,+Vm卜•降到零，创造了夙的zvs条件。籍位

7、电路断开，im-Oo句二1,二一/ni,i,二。。变压器原边绕组电压V,则从一Va变化到VmoV,二D儿/(I一D)保持不变。夙导通时间为DT,,变压器原边绕组承受电压为VN;S,关断时间为(l-D)T,,变压器原边绕组承受电压为一也。由伏秒平衡关系可得:DT,V;二(1一D)V,即V二DV/(1-D)o图2有源箝位同步整流正激变换器的主要参駅波形有源箱位正激变换器变压器磁芯工作在双向刈■称磁化状态，提高了磁芯的利用率，籍位电容的稳态电压随开关占空比而自动调节，因而占空比可大于。・5;Vo—定时，主开关管、辅助开关应力随V;。的变化不人;所以，在占空比和开关应力允许的范围内，

8、能够适应输人电压较人变化范围的情况。不足之处是增加了一个管了，使得电路变得复杂。3电路参数的设计与计算公式主电路拓扑如图1所示，它的箱位电容电压为:V,二D气1(1一D),籍位电容的耐压要大于此值，容量只要足够大即可保证电路的正常工作，在制作中，选用的籍位电容容虽为47VFp控制芯片选用UC3823N实现PRIM控制，控制芯片检侧开关电流加上斜波信号(由PWM输出信号14脚生产)送至芯片的电流端(7脚);电压信号经取样电肌分压和误差放大器补偿产牛•一输出信号(3脚)，此信号与7脚信号比较后产生输出占空比