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时间:2020-06-29
《基于DPA-Switch的四路输出开关电源设计.docx》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、1引言 单片开关电源集成电路具有高集成度、高性价比、外围电路简单等特点,可构成高效率、无工频变压器的隔离式开关电源。单片开关电源在成本上与同等功率的线性稳压电源相当,但其功率显著提高,体积和重量减小近一半,具有良好的应用前景。目前已有十大系列,100多种型号的产品。 2DPA-Switch单片开关电源 DPA-Switch系列定位于低功率的DC/DC应用领域,集成了200V功率MOSFET和低压控制电路。该系列器件除了具有传统DC/DC转换器的过温保护、电流限制、前沿消隐、脉宽调制等功能外,还包含外部可编
2、程电流限制调节、外部同步、远程通断等多种功能。DPA-Switch系列将多种功能集成于同一引脚,可使设计的外围元件数比典型分立DC/DC转换器减少近50个,同时各种功能又互不影响。 图1是DPA-Switch系列器件内部功能框图,主要由高压电流源、5.8V并联调整器、软启动电路、内部欠压比较器、电流限制调整电路、电流限制比较器、输入线欠压和过压检测电路、振荡器、过温保护电路、前沿消隐、功率MOSFET等模块构成。 图1DPA-Switch内部功能模块框图 上电时,漏极端(DRAIN)通过内部高压电流源
3、提供内部偏置电流使系统启动,其工作电压范围为16V~75V.控制端(CONTROL)通过控制电流来改变DPA-Switch的占空比。电压检测端(LINESENCE)为过压东营变频器维修东营变频器变频器维修OV、欠压UV锁定输入引脚,用于同步和开/关控制。限流端(EXTERNALCURRENTLIMIT)控制限流点和开/关功能。源极端(SOURCE)作为电源参考点。选频端(FREQUENCY)选择300kHz或400kHz工作频率。 通过控制端外接电容的充电过程实现电路的软启动。当控制端电压Vc达到5.8V时,
4、内部高压电流源关闭,此时由反馈控制电流向Vc供电。在正常工作模式下,由外界电路构成电压负反馈控制环,调节输出级MOSFET的占空比以实现稳压。当控制端电压低于4.8V时,MOSFET关闭,控制电路处于小电流等待状态,内部高压电流源重新接通并向Vc充电,其关断/自动复位滞回比较器可使Vc保持在4.8V~5.8V.图2是其典型电压波形,各段含义如下:(1)电源启动;(2)正常工作;(3)自启动;(4)电源关闭。在自动重启期间,占空比控制在4%左右可有效地限制器件功耗。 图2典型电压波形 3IGBT变频器用开关
5、电源设计 本电源是为应用在驱动异步电机的IGBT变频器环境而设计的控制电源,其输入电压取自变频器主回路直流母线电容电压,输出为多路独立直流电压。其中,主输出15V用于驱动电路,±15V用于检测及模拟回路,5V用于接口电路。 开关电源技术指标:输入直流电压范围为18V~40V;四路输出设计:主输出15V,输出电流2.33A,功率35W;其他辅助输出:5V隔离输出,隔离输出2路共地的15V和-15V,每一路的输出电流为100mA,总输出功率大于40W.图3是典型DPASwitch单端正激式开关电源电路。 东营
6、变频器维修东营变频器变频器维修 图3典型DPA-Switch单端正激式开关电源电路 3.1器件选取 实际应用中选用何种型号的DPA-Switch器件,要根据转换器的最大输出功率、效率、散热以及成本等因素综合考虑。简便的方法是借助DPASwitch输出功率和耗散功率关系表。本设计选择DPA425R,其最大输出功率70W,在输出功率50W时,功耗为2.5W. 3.2电路结构设计 PIExpert电源设计软件是PI公司开发的一种交互式软件,可以针对相关的硬件,按照用户提出的电源规范产生具体能量转换方案。PI
7、Expert可提供一种直观、分步的设计界面,用户可分别设定变压器、输入电容参数和所用器件。 利用PIExpert软件开发平台,可以方便地选择开关电源电路拓扑、器件系列、器件封装、工作频率以及其他相关特性参数。 开关电源采用同步整流和正激变换,使得对低压大电流的整流效率得到显著提高。当输入电压为24V时,电源效率经PIExpert分析大于90%,选择开关频率300kHz,主输出系统电路如图4所示。 东营变频器维修东营变频器变频器维修 图4主输出系统电路框图 3.3高频变压器设计 高频变压器设计是电源设
8、计的关键,可利用PIExpert专用软件实现。 利用最大占空比DMAX=70%计算直流侧原边和主输出次边变压器变比: 其中,VD为输出整流器件的正向压降;VO为主输出电压15V;VDS为DPA-Switch的漏源电压降,取1V;R是考虑各种杂散损耗因素后的综合系数,取0.95,计算出匝比是1.57. 计算出变压器次级匝数,再估算初级匝数,使变压器磁芯BM工作在1000Gs~1
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