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时间:2020-04-03
《一种高效率小功率开关电源设计_廖建军.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第43卷第3期微电子学Vol.43,No.32013年6月MicroelectronicsJun.2013一种高效率小功率开关电源设计廖建军,鄢毅之,余海生(中国电子科技集团公司第二十四研究所,重庆400060)摘要:随着电子系统小型化,开关电源的体积受到限制,要求开关电源在满足体积的条件下,能够实现高效率指标。分析了影响开关电源效率的各种因素,评估了各种拓扑对体积受限的小功率电源的影响,找到了适合此种电源的拓扑结构。基于该分析,设计了一个高效率的小功率电
2、源,对电源的变压器、输入滤波器、输出滤波器和反馈环路等进行仿真设计。采用该方案,设计了一个验证电路。仿真和实验电路测试结果表明,分析设计满足要求。关键词:DC/DC变换器;正激变换器;反激变换器中图分类号:TN45文献标识码:A文章编号:1004-3365(2013)03-0395-06DesignofaHigh-EfficiencyandLow-PowerSwitchingPowerSupplyLIAOJianjun,YANYizhi,YUHaisheng(SichuanInstituteofSolid-StateCircuits,ChinaElect
3、ronicsTechnologyGroupCorp.,Chongqing400060,P.R.China)Abstract:Miniaturizationofelectronicsystemsrequiressmallerswitchingpowersupplywithhighefficiency.Factorstoaffectefficiencyofswitchingpowersupplywereanalyzed,andacomprehensivestudywasmadetoestimateeffectsofdifferenttopologiesonm
4、iniaturizedlow-powerswitchingpowersupply.Ahighefficiencyandlow-powerDC/DCconverter,includingtransformer,input/outputfiltersandcontrolloop,weredesignedandsimulatedbasedontheanalysis.Ademoboardwasdesignedbasedonthetopology.Bothsimulationandtestresultsshowedthatthecircuitmettargetsp
5、ecifications.Keywords:DC/DCconverter;Forwardconverter;FlybackconverterEEACC:1210验证了在该体积下实现高效率小功率电源电路的可1引言行性。分布式电源系统通常是将前级电源转换为直流2电路拓扑选择母线电压,形成直流分布总线。母线电压通过直流总线传递到负载处,再通过一级高效率的DC/DC本文基于以下参数,设计小型化高效率电源模变换器将直流母线电压转换为固定的电压,为后级块电路:输入电压Vin为24~32V,标准输入为28负载供电。分布式电源系统的发展对电源模块提出V;输出电压Vout
6、为5.0±0.1V,输出电流为1.2了更高的要求,除了要求电源模块具有过压、欠压、A;输出纹波峰峰值小于30mV;效率大于78%;电过流等保护功能外,还要求电源模块满足极小的体路外形尺寸小于27mm×27mm×4mm;输入输积、极高的效率等指标。出隔离。本文分析了能够满足高效率和小体积的电路方2.1单端反激结构案,对两种常用结构进行了对比,分析了两种结构在单端反激电路属于间接能量传递方式。单端反相同体积限制条件下对效率指标的影响。设计了一激变换器拓扑输出的功率大小与变压器磁芯有关。个高效率的电源模块,通过对拓扑进行计算和仿真,由于电路的高度要求仅有4mm
7、,拟采用TDK公司收稿日期:2012-09-19;定稿日期:2012-12-14396廖建军等:一种高效率小功率开关电源设计2013年的PC40P7/4磁芯,变压器初级为20匝,次级为9振复位方式,电路最大占空比为45%左右。因此,匝,当开关频率为400kHz时,变压器磁芯摆幅为:从(5)式可以得到Vs为10.8V。Vs由下式计算:Vin_minDon_maxNsΔB=×(1)Vs=Vin×(6)Np×AefsNpNp因此,在最低输入电压24V时,要满足Vs为Bo=Ipmin×(2)LoAe+10.8V,则次级匝数Ns与初级匝数Np之比为0.45。uoA
8、L采用的磁芯为PC40P7/4。为了提高磁芯的利用ΔBmax=ΔB+Bo=0.3
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